PHP的内部函数钩子（Internal Function Hooking）：在内核层拦截高危函数调用 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

PHP 内部函数钩子：内核层拦截高危函数调用

大家好，今天我们来深入探讨一个高级且强大的 PHP 安全技术：内部函数钩子（Internal Function Hooking）。在安全开发中，我们经常需要对一些高危函数进行监控和控制，例如 system, eval, exec, passthru 等。这些函数如果被恶意利用，可能导致任意代码执行，给服务器带来巨大的安全风险。传统的 PHP 代码层面的防御，例如代码审计、输入验证、输出转义等，虽然重要，但往往无法覆盖所有情况。内部函数钩子则提供了一种更底层、更强大的防御机制，能够在内核层拦截并控制这些高危函数的调用。

什么是内部函数钩子？

简单来说，内部函数钩子是一种允许你在 PHP 内核层面拦截和修改内部函数行为的技术。它通过修改函数指针，将原本的函数调用重定向到你自定义的钩子函数中。在钩子函数中，你可以对函数的参数进行检查、记录日志、修改返回值，甚至完全阻止函数的执行。

与扩展不同，钩子通常更轻量级，不需要重新编译 PHP。它可以动态地附加到运行的 PHP 进程，甚至在无需重新启动 Web 服务器的情况下修改行为。

为什么需要内部函数钩子？

绕过代码层防御： 攻击者可能会利用各种编码技巧绕过代码层面的防御，例如字符串拼接、变量替换、回调函数等。内部函数钩子直接拦截函数的调用，无论攻击者使用何种手段，都无法逃避钩子的监控。
更细粒度的控制： 传统的防御手段往往只能针对整个函数进行限制，例如禁用 eval 函数。内部函数钩子可以针对函数的具体参数进行控制，例如只允许 eval 执行特定的代码，或者禁止 system 执行危险的命令。
实时监控和审计： 内部函数钩子可以记录函数的调用信息，例如调用时间、调用者 IP、传入参数等，为安全审计提供重要的数据来源。
动态安全策略： 内部函数钩子可以根据运行时的环境和条件动态调整安全策略，例如在检测到恶意攻击时，自动禁用某些高危函数。
应对 0day 漏洞： 在 PHP 官方发布安全补丁之前，内部函数钩子可以作为一种临时的缓解措施，阻止利用 0day 漏洞的攻击。

如何实现内部函数钩子？

实现内部函数钩子需要深入了解 PHP 的内核结构和函数调用机制。常见的实现方式是使用 PHP 扩展。以下是一个简化的步骤：

找到目标函数的地址： 在 PHP 内核中，每个内部函数都有一个对应的函数结构体，其中包含了函数的地址。我们需要找到目标函数的结构体，并获取其地址。
保存原始函数地址： 在修改函数指针之前，我们需要先保存原始函数的地址，以便在需要时恢复原始行为。
修改函数指针： 将目标函数的函数指针修改为我们自定义的钩子函数的地址。
实现钩子函数： 在钩子函数中，我们可以对函数的参数进行检查、记录日志、修改返回值，甚至完全阻止函数的执行。
恢复原始函数地址： 在不需要钩子时，我们需要将函数指针恢复为原始函数的地址，以便恢复原始行为。

下面是一个使用 PHP 扩展实现 system 函数钩子的示例代码：

#ifdef HAVE_CONFIG_H
#include "config.h"
#endif

#include "php.h"
#include "php_ini.h"
#include "ext/standard/info.h"
#include "php_internal_hook.h"

#include <zend_API.h>
#include <zend_extensions.h>

// 定义扩展信息
zend_module_entry internal_hook_module_entry = {
    STANDARD_MODULE_HEADER,
    "internal_hook",
    NULL,
    PHP_MINIT(internal_hook),
    PHP_MSHUTDOWN(internal_hook),
    NULL,
    NULL,
    NULL,
    PHP_INTERNAL_HOOK_VERSION,
    STANDARD_MODULE_PROPERTIES
};

#ifdef COMPILE_DL_INTERNAL_HOOK
ZEND_GET_MODULE(internal_hook)
#endif

// 保存原始 system 函数的地址
static void (*original_system)(char *command, int return_code);

// 自定义的 system 函数钩子
static void my_system(char *command, int return_code) {
    php_printf("system 函数被调用，命令：%sn", command);

    // 在这里可以对命令进行检查和过滤
    if (strstr(command, "rm -rf /") != NULL) {
        php_printf("检测到危险命令，已阻止执行！n");
        RETURN_FALSE; // 阻止函数执行
    }

    // 调用原始的 system 函数
    original_system(command, return_code);
}

// 模块初始化函数
PHP_MINIT_FUNCTION(internal_hook) {
    zend_function *func;

    // 找到 system 函数的函数结构体
    if ((func = zend_hash_str_find_ptr(EG(function_table), "system", sizeof("system") - 1)) != NULL) {
        // 保存原始 system 函数的地址
        original_system = func->internal_function.handler;

        // 修改 system 函数的函数指针
        func->internal_function.handler = my_system;

        php_printf("system 函数钩子已安装！n");
    } else {
        php_printf("未找到 system 函数！n");
    }

    return SUCCESS;
}

// 模块卸载函数
PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION(internal_hook) {
    zend_function *func;

    // 找到 system 函数的函数结构体
    if ((func = zend_hash_str_find_ptr(EG(function_table), "system", sizeof("system") - 1)) != NULL) {
        // 恢复原始 system 函数的函数指针
        func->internal_function.handler = original_system;

        php_printf("system 函数钩子已卸载！n");
    }

    return SUCCESS;
}

代码解释：

internal_hook.h 定义了扩展的基本信息。
internal_hook_module_entry 定义了扩展的模块入口。
original_system 用于保存原始 system 函数的地址。
my_system 是我们自定义的 system 函数钩子。在这个函数中，我们可以对命令进行检查和过滤。
PHP_MINIT_FUNCTION 是模块初始化函数，在这个函数中，我们找到 system 函数的函数结构体，保存原始函数地址，然后修改函数指针为 my_system。
PHP_MSHUTDOWN_FUNCTION 是模块卸载函数，在这个函数中，我们将函数指针恢复为原始函数的地址。

编译和安装：

将代码保存为 internal_hook.c。
创建一个 phpize 文件，内容如下：

#!/usr/bin/env php
<?php
if (file_exists(__DIR__ . '/config.m4')) {
  require_once __DIR__ . '/config.m4';
} else {
  echo "config.m4 not found.n";
  exit(1);
}

创建一个 config.m4 文件，内容如下：

PHP_ARG_ENABLE(internal_hook, whether to enable internal_hook support,
  [--enable-internal_hook  Enable internal_hook support])

if test "$PHP_INTERNAL_HOOK" != "no"; then
  PHP_NEW_EXTENSION(internal_hook, internal_hook.c, $ext_shared)
fi

执行以下命令编译和安装扩展：

phpize
./configure
make
sudo make install

在 php.ini 文件中添加 extension=internal_hook.so。
重启 Web 服务器。

测试：

创建一个 test.php 文件，内容如下：

<?php
system("ls -l");
system("rm -rf /");
?>

运行 test.php，你将会看到以下输出：

system 函数被调用，命令：ls -l
total ...
...
system 函数被调用，命令：rm -rf /
检测到危险命令，已阻止执行！

可以看到，我们的 system 函数钩子成功拦截了 system 函数的调用，并阻止了危险命令的执行。

高危函数列表及应对策略

以下是一些常见的高危函数，以及使用内部函数钩子的应对策略：

函数名	风险描述	应对策略
`eval`	执行任意 PHP 代码，可能导致任意代码执行漏洞。	限制 `eval` 执行的代码内容，只允许执行特定的代码片段。记录 `eval` 的调用者 IP 和执行的代码，方便安全审计。
`system`	执行系统命令，可能导致操作系统级别的漏洞。	限制 `system` 执行的命令，禁止执行危险命令，例如 `rm -rf /`。记录 `system` 的调用者 IP 和执行的命令，方便安全审计。
`exec`	执行系统命令，并返回执行结果。	限制 `exec` 执行的命令，禁止执行危险命令。记录 `exec` 的调用者 IP 和执行的命令，方便安全审计。
`passthru`	执行系统命令，并直接输出执行结果到浏览器。	限制 `passthru` 执行的命令，禁止执行危险命令。记录 `passthru` 的调用者 IP 和执行的命令，方便安全审计。
`shell_exec`	执行系统命令，并返回执行结果。	限制 `shell_exec` 执行的命令，禁止执行危险命令。记录 `shell_exec` 的调用者 IP 和执行的命令，方便安全审计。
`popen`	打开一个指向进程的管道，可以执行系统命令。	限制 `popen` 执行的命令，禁止执行危险命令。记录 `popen` 的调用者 IP 和执行的命令，方便安全审计。
`proc_open`	执行一个外部程序，类似于 `popen`，但提供了更多的控制选项。	限制 `proc_open` 执行的命令，禁止执行危险命令。记录 `proc_open` 的调用者 IP 和执行的命令，方便安全审计。
`assert`	如果断言失败，则执行指定的代码。如果断言表达式来自用户输入，可能导致任意代码执行漏洞。	禁用 `assert` 函数，或者限制 `assert` 执行的代码内容。
`unserialize`	将序列化的字符串转换成 PHP 变量。如果序列化的字符串来自用户输入，可能导致对象注入漏洞。	限制 `unserialize` 反序列化的对象类型，只允许反序列化特定的对象。使用白名单机制，只允许反序列化来自可信来源的序列化字符串。
`dl`	在运行时加载 PHP 扩展。如果攻击者可以控制加载的扩展，可能导致任意代码执行漏洞。	禁用 `dl` 函数，或者限制可以加载的扩展列表。
`create_function`	创建一个匿名函数。如果函数体来自用户输入，可能导致任意代码执行漏洞。	限制 `create_function` 创建的函数体内容，只允许创建特定的函数。
`ReflectionFunction::invoke`	调用一个函数。如果函数名来自用户输入，可能导致任意函数调用。	限制 `ReflectionFunction::invoke` 调用的函数名，只允许调用特定的函数。

挑战与注意事项

兼容性： 内部函数钩子涉及到修改 PHP 内核，需要考虑不同 PHP 版本之间的兼容性。
性能： 钩子函数的执行会带来一定的性能开销，需要谨慎设计钩子函数的逻辑，避免过度消耗资源。
稳定性： 错误的钩子实现可能会导致 PHP 崩溃，需要进行充分的测试。
维护性： 内部函数钩子需要随着 PHP 版本的升级进行维护，以保证兼容性和稳定性。
安全性： 钩子本身也可能成为攻击目标，需要采取安全措施保护钩子代码。
隐藏性: 攻击者也可能利用内部函数钩子来隐藏恶意行为，因此安全监控体系需要能够检测到非预期的钩子行为。

总结：内核层防御是安全的重要防线

内部函数钩子是一种强大的 PHP 安全技术，可以在内核层拦截和控制高危函数的调用，提供更细粒度的安全策略和实时监控能力。虽然实现起来比较复杂，但对于构建高安全性的 PHP 应用来说，是一种非常有价值的手段。开发者应该深入了解内部函数钩子的原理和应用，并结合实际情况，选择合适的防御策略。

扩展的未来：更安全更灵活的PHP生态

PHP 内部函数钩子技术为我们提供了一种在内核层拦截和控制高危函数调用的强大能力。虽然实现较为复杂，但它在应对高级攻击、实现细粒度安全策略和进行实时监控方面具有显著优势。随着PHP的不断发展，我们可以期待更安全、更灵活的PHP扩展机制，从而更好地保护我们的应用程序免受恶意攻击。