------ Tor(洋蔥路由器)匿名網絡源碼分析——主程序入口點(一)------


 

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《概覽》

tor 的源碼包可以從官網下載,可能需要預先利用其它=*翻^=*牆*軟件才能訪問該站點。分析 tor 源碼有助於我們理解當代最強大之一的

互聯網匿名、隱身、審查規避軟件的運作原理。

為了從整體上把握住程序的邏輯與功能,本系列會將源碼重要部分通過函數調用流程圖總結,以便站在設計思想的高度來考察 tor。

 

《約定》

當引用函數/結構體/宏/定義/聲明時,我會在圓括號內給出它所在源文件的完整路徑,必要時還會給出代碼行號,例如:

tor_main()(\tor-0.3.1.8\src\or\main.c)——3682

中間的路徑省略掉解壓至磁盤上的驅動器號,假定存放於根目錄下 

源碼的版本為 0.3.1.8(引用代碼片段的截圖中也會在右下角給出完整路徑,以及代碼行號)

 

《要求》

tor 以 C 編程語言開發,故需要各位具備關於 C 的基本知識和開發經驗,才能有較佳的源碼分析體驗。

此外,tor 為了實現跨 OS 平台兼容性,源碼中經常出現 OS 相關的“條件編譯”代碼塊,因此也要求各位對主流操作系統的用戶態編程接口有一定程度的了

解。

 

《反饋》

由於本人知識水平有限,加上工作的關系,本系列內容可能存在謬誤之處,且會不定期更新。

歡迎反饋任何勘誤,或者加入行列提高分析進展,可在評論處提交自己感興趣分析的模塊和自己的分析博文 URL

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tor 主程序的入口點從 tor_main()(\tor-0.3.1.8\src\or\main.c)開始,實際上它是被 main()(\tor-0.3.1.8\src\or\tor_main.c)所調用的。

 

把 main() 從 main.c 中分離的原因在於——其它實現單元測試的源文件(test_*.c)中的 main() 函數,就可以鏈接 main.c ,

因為后者中不存在同名的 main() 函數,不會產生名稱沖突。三者的關系請參考下圖:

首先來看 main(),它把調用 tor_main() 返回的整型值保存到局部變量 r 中,然后根據 r 的值來作出相應處理:

如果 0 <= r <= 255 ,則返回 r 的具體值到 main() 的調用者(通常會是負責初始化 Tor 進程運行環境的 CRT 啟動例程),否則返回 1。

 

進一步而言,tor_main() 的開頭部分就定義了一個整型變量 result,並初始化為 0, tor_main() 的內部邏輯會根據不同場景把

result 設定為相應的值然后返回給 main()。相關的代碼片段如下:

 

 

 

從上兩張圖可知,main() 把自己收到的兩個參數:argc(執行 tor 命令時的參數數量)和 argv(包含具體參數的列表/數組)原封不動的傳遞給

tor_main(),后者會在特定情況下用到這兩個參數,比如調用 tor_init() 時傳遞過去,而 tor_init() 的主要任務之一,就是通過解析 argv 中攜帶的命令行

參數信息,來按照用戶的意圖初始化 tor 系統。

 

關於 Tor 命令行參數字串與個數的傳遞部分流程,請參考下圖:

 

tor_main() 初始化自身的返回值后,我們遇到了第一個代碼條件編譯塊,它是與 Windows 平台相關的。塊中的內容僅在滿足

特定條件時才被構建為可執行代碼。相關的代碼片段如下:

 

對於 32 位 windows 平台,且沒有定義“當堆數據損壞時,終止進程的功能(HeapEnableTerminationOnCorruption)”,則按照

MSDN 文檔的描述,將其枚舉常量的值定義為 1

(HeapEnableTerminationOnCorruption 的作用是,假設 OS 的堆管理器檢測到由進程使用的任意堆中有錯誤,

堆管理器會調用 WER 服務[Windows 錯誤報告],然后終止進程,該功能打開后,無法由進程關閉)


若已定義該功能,則調用 HeapSetInformation() ,為它的第二個參數傳入 HeapEnableTerminationOnCorruption,來打開該功能;

HeapSetInformation() 的第一個參數是到要設置的堆句柄,通常由 HeapCreate() 或 GetProcessHeap() 返回;

由於在此之前,tor_main() 並沒有創建堆,所以堆句柄為 NULL;從 Windows Vista 開始,默認就啟用了“低碎片堆”

(low-fragmenation heap,LFH),所以應用程序會使用或創建 LFH;關於 LFH,請參考:

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa366750(v=vs.85).aspx

注意,即便 HeapSetInformation() 調用失敗, OS 也會讓應用程序繼續運行,所以應該對 HeapSetInformation() 的返回值進行

檢測:如果無法打開該功能,則 Tor 進程應該返回失敗並退出——這正是源碼中所遺漏的邏輯。

例如,在 Windows 平台,更健壯的代碼如下:

 

 1 BOOL bResult;  2  bResult = HeapSetInformation(NULL,  3  HeapEnableTerminationOnCorruption,  4  NULL,  5                                  0);  6 
 7     if (bResult != FALSE) {  8         _tprintf(TEXT("Heap terminate-on-corruption has been enabled.\n"));  9  } 10     else { 11         _tprintf(TEXT("Failed to enable heap terminate-on-corruption with LastError %d.\n"), 12  GetLastError()); 13         return 1; 14     }

 

 

上圖關鍵之處在於調用 SetProcessDEPPolicy(),永久打開 Tor 主進程的數據執行保護(DEP)功能,

因為 Tor 是一個網絡應用程序,需要通過網絡頻繁收發數據,程序中的任何編碼缺陷,都可能導致遠程代碼執行,所以

添加此一調用可以緩解緩沖區溢出/堆棧溢出攻擊造成的危害。

SetProcessDEPPolicy() 是位於 Kernel32.dll 中的 API 函數(參見相關 MSDN 文檔中的“系統要求”),

而 Kernel32.dll 采用“加載時動態連接”到 Tor 進程的內存映射中,所以首先要以 GetModuleHandleA() 取得該模塊的句柄,

(采用“運行時動態鏈接”的應用程序會調用 LoadLibrary/Ex())

在成功獲取的前提下,以 GetProcAddress() 取得 SetProcessDEPPolicy() 函數的地址,將其賦給以“typedef”類型定義和

聲明的函數指針“setdeppolicy”,如能解析到該函數的地址,就可以直接通過調用 setdeppolicy 來“嘗試”打開 DEP。

為啥我要強調“嘗試”呢?

在較早版本的 Windows 中,通過 GetProcAddress() 來獲取 SetProcessDEPPolicy() 的地址會解析失敗,所以需要對返回的函數

指針進行檢查,如果為空,就不該,也無法對 Tor 主進程啟動數據執行保護(DEP);另外,假使系統能夠解析到

SetProcessDEPPolicy() 的地址,而對它的調用失敗卻不會導致危險,所以無需錯誤處理,只管調用即可——就算無法

開啟 DEP,Tor 也要繼續運行下去,這就完全依賴於安全的編碼意識了。。。。。

 

而根據 MSDN 文檔的描述,為 SetProcessDEPPolicy() 的 DWORD 型參數 dwFlags 傳入 0x3 

表明 PROCESS_DEP_ENABLE(0x00000001)PROCESS_DEP_DISABLE_ATL_THUNK_EMULATION(0x00000002)特性被同時打開,這與

源碼中的注解相符。

最后,PROCESS_DEP_ENABLE(0x00000001)標志的設定,意味着在整個 Tor 進程的生命周期內,都無法關閉 DEP(如果成功啟用)

第一個條件編譯塊到此結束,其充分利用了 Windows 平台為應用程序提供的額外安全機制。

 

經過平台特定的代碼塊后,為了讓 Tor 進程在崩潰時轉儲棧信息,以便后續的調試分析?調用了 configure_backtrace_handler()

函數(\tor-0.3.1.8\src\common\backtrace.c),來配置回溯處理程序。相關的代碼片段如下:

 

 

configure_backtrace_handler() 接受一個指向字符常量的指針,這可以通過 get_version() 輔助例程獲取到 Tor 應用程序的版本信息。

configure_backtrace_handler() 首先調用宏 tor_free()(\tor-0.3.1.8\src\common\util.h——83),來釋放由 backtrace.c 靜態

分配的全局變量 bt_version,它是一個 NULL 指針,而 tor_free() 可以安全地釋放 NULL 指針,而且把它引用的內存位置也設為

NULL。

根據是否獲取到版本信息,它調用 tor_asprintf() 向控制台/shell 輸出相應的程序啟動信息,然后調用

install_bt_handler() (在同一份源文件內),並將其返回值傳遞給 tor_main()。

如果注冊崩潰回調函數失敗,install_bt_handler() 返回 -1;否則返回 0,最終通知 tor_main() 成功“掛鈎”!

 

閱讀 backtrace.c 我們可以了解到:如果沒有在編譯時指定 USE_BACKTRACE 選項,則 install_bt_handler() 僅僅只是返回 0 到

調用者——不會實際注冊回溯處理程序。否則,install_bt_handler() 將針對包含崩潰在內的一些信號

(SIGSEGV, SIGILL, SIGFPE, SIGBUS, SIGSYS, SIGIO),安裝一致的回溯處理程序 crash_handler(),

后者調用 backtrace() ,最終成生棧回溯信息。

這里我們要明確一點,當程序啟動並正常運行時,只會調用 configure_backtrace_handler() 與 install_bt_handler();當程序

崩潰或收到上述六種信號之一,crash_handler() 與 backtrace() 就會被調用(因此后兩者才是 CallBack)。

我們可以從 crash_handler() 內部最后的 abort() 調用邏輯得證——只有在崩潰時才需要中止繼續運行。

相關的代碼片段如下:

 

 

 

上面的長篇大論用下面一張圖清晰地總結:

 

至此,我們解剖了 tor 程序入口點 tor_main() 中,到 configure_backtrace_handler() 為止的代碼意圖,但這僅僅只是開場白

而已,在后面的博文我將繼續分析與 tor 業務邏輯相關的代碼,這才是“干貨”所在!

(未完待續。。。。。。)

 


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