Linux新syscall：mseal，传统shellcode的克星

你有没有听过“内存密封”（memory sealing）这个概念？最近，Linux引入了一个名叫mseal的新系统调用，这个功能就像给内存加了一把“安全锁”，从根源上增加了系统的防护能力。它的作用是什么呢？就是“锁死”特定内存区域的权限变化，不让攻击者有可趁之机。今天，我们就来聊聊这个新功能到底有多厉害。

1. 从“锁死内存”说起：mseal能干啥？

先简单解释一下，mseal的主要用途是“密封”虚拟内存区域（VMA），一旦密封了，这个区域的权限就不能随便改了。举个例子，就像你家的大门一旦上了保险锁，别人就不能擅自进出。这对安全来说非常关键，特别是在防御利用内存漏洞的攻击上。

目前mseal最主要的两个用途是：

• • 防止VMA权限被篡改：比如有的攻击手法会利用内存漏洞，把不允许执行的内存变成可执行的，这样就可以运行恶意代码。而mseal可以防止这些区域被设置为可执行。

• • 阻止“打洞”式的内存利用：攻击者可能通过取消映射或重新映射来更改内存内容，mseal能封堵这种方法，让内存中的数据无法被攻击者随意篡改。

2. 防御老派的内存攻击：传统shellcode的克星

回到过去，老派的黑客喜欢使用“shellcode”攻击，通过向目标内存喷射恶意代码并改变其执行权限。现在，虽然有了代码重用攻击（ROP）等新技巧，但shellcode仍然是黑客的“回忆杀”。

在mseal之前，攻击者可以利用mprotect等系统调用来解除非执行（NX）保护，而有了mseal，这些权限的改变会被直接拒绝，从而阻止攻击发生。

打个比方，就像是给老房子加了一层防火墙，再怎么乱扔火柴也点不着了。

3. mseal对数据篡改的强力防护

除了防止代码执行，mseal还能对付数据篡改类的攻击。比如，在浏览器的JIT编译（即时编译）过程中，某些内存区域会在读写和执行权限之间来回切换，攻击者可以利用这个特点来篡改数据。然而，当你使用mseal将某些关键内存区域密封起来后，攻击者就再也无法利用这些技巧了。这种方式对数据保护尤其有效。

4. 实际应用场景：如何用mseal提高系统安全性

目前，mseal已经被集成到glibc 2.41+，开发者可以手动在代码中添加密封逻辑。最简单的做法是在易受攻击的内存区域添加一个mseal调用，比如：

#define SIMPLE_HARDEN_NX_SINGLE_PAGE(frame) \
  do { \
    void *frame_offset = (void *)((int64_t) &frame & ~(getpagesize() - 1)); \
    if (mseal(frame_offset, getpagesize()) == -1) { \
      handle_error("mseal"); \
    } \
  } while(0)

int main() {
    unsigned char buffer[1024] = {0};
    SIMPLE_HARDEN_NX_SINGLE_PAGE(buffer);
    return 0;
}

这个代码段可以有效防止未授权的数据篡改，并减少潜在攻击面的暴露。

5. mseal还有改进空间

当然，目前mseal还不完美，它对堆栈等动态增长的内存区域支持有限。未来我们可能会看到更智能的自动化内存密封工具，让开发者不必手动进行繁琐的安全配置。

一点思考：内存防护的新思路

随着mseal的普及，我们将看到更多基于该技术的安全防护方案。然而，再强大的技术也不能完全替代开发者的安全意识。开发者们需要保持警觉，结合多种防御措施，才能打造更安全的系统。未来，也许mseal会成为主流的防护手段之一，就像现在的ASLR和NX一样。