2025q1 Homework 3 (kxo)

contributed by <Dennis40816>

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初探 kxo

Note

模組應該和核心同版本，使用以下路徑中的編譯器:

/lib/modules/$(shell uname -r)/build

作者的版本為: ~~6.8.0-56-generic~~ 6.8.0-57-generic

設定金鑰與編譯模組

為避免破壞安全啟動，執行以下命令進行金鑰簽章:

輸入以下命令以確認模組簽章設定:

cat /boot/config-$(uname -r) | grep CONFIG_MODULE_SIG

應可查看到類似輸出:

CONFIG_MODULE_SIG_FORMAT=y
CONFIG_MODULE_SIG=y
# CONFIG_MODULE_SIG_FORCE is not set
CONFIG_MODULE_SIG_ALL=y
# CONFIG_MODULE_SIG_SHA1 is not set
...

預設 CONFIG_MODULE_SIG_ALL 會設定為啟動，因此要求簽署模組。

產生私鑰與公鑰

openssl req -new -x509 -newkey rsa:2048 \
    -keyout mod-key.priv \
    -outform DER \
    -out mod-key.der \
    -nodes \
    -days 36500 \
    -subj "/CN=My Kernel Module Signing Key/"

參考 kxo 使用 make 進行編譯，以產生 kxo.ko

在 kxo 目錄中，簽署模組:

/lib/modules/$(uname -r)/build/scripts/sign-file\
  sha256\
  <private_key_file>\
  <certificate_file>\
  kxo.ko

例如:

/lib/modules/$(uname -r)/build/scripts/sign-file\
  sha256\
  ~/key/mod-key.priv\
  ~/key/mod-key.der\
  kxo.ko

註冊你的公鑰到 Machine Owner Key(MOK) 中:
```
sudo mokutil --import <your-mod-key>.der
```
例如:
```
sudo mokutil --import ~/key/mod-key.der
```
完成後重新啟動。

執行本步驟如果遇到 Failed to enroll new keys，請確保你的 root 已經設定密碼，若以下命令的結果是 root L ... 表示還沒設定密碼:
```
sudo passwd -S root
```
可以透過以下命令設定密碼，設定時務必小心謹慎:
```
sudo passwd root
```
如果不行，請確認 BIOS 中的 UEFI boot 已經開啟。

如果依舊不行，~~為什麼不找找自己問題~~，請確認是否使用 ASUS 主機板。如果是請參考两天血泪史：华硕主板上的Ubuntu驱动签名终极解决方案將公鑰存入 USB 後進 BIOS 匯入金鑰。

存入路徑是 BIOS ➞ 進階設定 ➞ 安全性 ➞ 安全啟動 ➞ 金鑰管理(安全啟動控制要打開) ➞ 授權簽名 (db) ➞ 附加 ➞ 否。接著選擇你的 .der檔案，完成後螢幕會出現一行符號，螢幕會略白，這時按下 ESC 會出現是否附加，選擇附加後，儲存並重啟。

如果你此時再次匯入公鑰，你會看到一行美妙的文字:
```
SKIP: <your-der-file> is already in db.
```

導入模組:

sudo insmod kxo.ko

出現以下錯誤:

[  469.404598] kxo: loading out-of-tree module taints kernel.
[  469.404622] kxo: disagrees about version of symbol device_create_file
[  469.404622] kxo: Unknown symbol device_create_file (err -22)
[  469.404626] kxo: disagrees about version of symbol device_create
[  469.404627] kxo: Unknown symbol device_create (err -22)
[  469.404638] kxo: disagrees about version of symbol device_destroy
[  469.404638] kxo: Unknown symbol device_destroy (err -22)

該錯誤通常源自與當前核心版本不同，但剛剛才檢查 kxo.ko 是 6.8.0-56 阿? 但再次使用 uname -r 居然變成 6.8.0-57 了! 於是只好重新編譯並重新簽署，後問題排除。可以透過以下檢查:

lsmod | grep kxo

執行

stty start '^-' stop '^-'
sudo ./xo-user

如果需要干涉遊戲:

# Pause / Resume
Ctrl + P

# Quit
Ctrl + Q

卸載模組:
```
sudo rmmod kxo
```

至此我們對 kxo 的基本操作有了基礎認識。

VSCode 設定

對於 x86 架構，在 .vscode/c_cpp_properties.json 加入:

{
    "configurations": [
      {
        "name": "Linux",
        "includePath": [
          "${workspaceFolder}",
          "${env:KERNEL_BUILD_PATH}",
          "${env:KERNEL_BUILD_PATH}/include",
          "${env:KERNEL_BUILD_PATH}/arch/x86/include",
          "${env:LINUX_HEADERS_PATH}/include",
          "${env:LINUX_HEADERS_PATH}/arch/x86/include/generated"
        ],
        "defines": [
          "KBUILD_MODNAME=\"kxo\"",
          "__GNUC__",
          "__KERNEL__",
          "MODULE"
        ],
        "compilerPath": "/usr/bin/gcc",
        "cStandard": "gnu99",
        "intelliSenseMode": "linux-gcc-x64"
      }
    ],
    "version": 4
  }

其中 KERNEL_BUILD_PATH 和 LINUX_HEADERS_PATH 定義在 ~/.bashrc 中。

export KERNEL_BUILD_PATH="/lib/modules/$(uname -r)/build"
export LINUX_HEADERS_PATH="/usr/src/linux-headers-$(uname -r)"

kxo 專案架構

為正確理解 kxo，首先閱讀其程式，並繪製其流程圖，以利後續修改。詳細參考 kxo Code Write-Up。

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