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关于WSL2的研究

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# 让 WSL2 中的 Kali 使用无线网卡

*<binny@vip.163.com>*，2020-5-2

## 为什么有这个项目

&emsp;&emsp;最近在研究破解 WiFi 密码，由于有了新的 WPA3 安全标准，因此，也产生了新的破解思路，即利用 WiFi 基站漫游功能中用于身份认证的 PMKID ，来直接破解密码，而 PMKID 的出现，甚至都不需要像以往那样，针对每个 ESSID 做破解字典了。

&emsp;&emsp;看看以下破解公式，就知道用 PMKID 破解无线密码，变得轻松很多。具体原理就不在这里深入探讨了，以后准备找个时间专门讨论这个问题：

&emsp;&emsp;***PMKID = HMAC-SHA1-128(PMK, "PMK Name" | MAC_AP | MAC_STA)***

&emsp;&emsp;以往是在虚拟机中做破解，既笨重又没有效率，现在微软推出 WSL2，刚好用来做 WiFi 密码破解的实验环境。但是，目前放出的 WSL2 没有想象中的完美，因此，我决定改造 WSL2，来达到和真机或者 VMware 虚拟机一样的效果。我喜爱 WSL2 主要原因在于，WSL2 启动太快了，只要一秒钟，而与 Windows 的完美结合，还占用最少的资源，加上可以直接与 Linux 通信的 VSCode，使得编程的研究环境大大友好，感觉 Windows 和 Linux 的混合编程从来没有这么美好过。（PS. 通过迁移工具，将 WSL2 迁移到独立的虚拟文件硬盘中，走到哪里都可以不用重新安装和配置 Kali 环境了）

&emsp;&emsp;还有个想法，Mark 一下。如果用这个技术编译进安卓模拟器中，就可以用任何无线网卡，通过 WiFi 万能密钥功能获取密码了。并且还让普通手机透明对接任何大功率无线网卡。

## 改造 Kali，安装超级工具集

&emsp;&emsp;从微软商店下载安装最新的 Kali2020，经过各种必要的准备，便可以开始进行内核编译和升级了。

&emsp;&emsp;升级的目的是为了打造一个强有力的 Kali，因此，无线网卡的加载是非常重要的。以下是在 WSL 中安装的 Kali 界面和工具集。具体过程就省略了，和本次技术实践的目的不一样。

![完整的 WSL2 Kali 环境](https://github.com/superbinny/wsl2study/raw/master/img/kali_full.jpg)

## WSL2 的改造思路

&emsp;&emsp;微软在新的 WSL2 中（安装请参考 [WSL2 安装](https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/wsl2-install)），使用了 Hyper-V 技术支持独立的 Linux 应用，但遗憾的是，无论是微软的 Hyper-V 技术还是这个 Windows 10 2004 版上新的 WSL2，都不直接支持无线网卡等 USB 设备。最近在研究 WSL 的过程中，发现利用微软开源的 WSL 内核代码，通过手动编译内核，加入一个名为 USB/IP 的项目，通过在宿主机中运行 USB/IP 的服务程序，来将主机的USB网卡通过 USB/IP 转发给 WSL 内核中，从而实现主机 USB 设备透明地提供给 WSL 使用。

&emsp;&emsp;在 Windows 中安装 USB/IP，可以通过下载 GIT 代码来编译实现：git clone <https://github.com/cezuni/usbip-win.git> 。USB/IP 的功能就是将任何主机端的 USB 口，通过以太报文传送到客户端，让客户端虚拟出这个 USB 设备，实现 USB 协议的透传效果。

&emsp;&emsp;编译的过程就不写了，可以直接使用编译好的结果：[USB/IP 的执行文件](https://github.com/cezuni/usbip-win/releases)。关于如何在 Windows 中安装非合法签名的驱动，请自行百度。有个小问题需要注意，如果 BIOS 设置为安全启动，则无法在 Windows 中修改成测试模式的。

&emsp;&emsp;在每台设备上，内核代码都是和操作系统绑定，因此，没有可能编译一次就到处使用的。必须在该主机上编译完成以后，再替换掉 WSL2 的启动镜像。而最后形成的Kali镜像文件，是可以安全覆盖现有的镜像文件，达到不断升级，不断完善调试环境的目的。

&emsp;&emsp;WSL的运行由两部分组成，操作系统的启动部分以及某个操作系统运行部分。

&emsp;&emsp;操作系统启动部分，所有的WSL都是公用的，因此，所谓内核编译，就是替换掉这个公用的部分。无论你是运行 Kali 还是 Ubuntu 还是其他的系统，此部分都是共同的。所以，在 Kali 中编译了内核代码，并且替换现有的内核以后，实际上，每个镜像都具备了统一种内核功能。比如，我们这次完成的 USB/IP 支持功能。

## 编译内核代码并替换内核

&emsp;&emsp;微软开放了 WSL2 的内核，直接可以通过 GitHub 下载：git clone <https://github.com/microsoft/WSL2-Linux-Kernel>。

&emsp;&emsp;建议下载在 /usr/src 下面，然后，在 /usr/src/4.19.84-microsoft-standard 下检查文件系统权限 ，一般都是 755。如果一定要放在自己的目录下编译，将来可能在编译其他需要链接内核代码的源码时，出现各种权限访问问题。

&emsp;&emsp;编译时间很快，可能是我机器强大的原因，也可能是另外的原因，系统在编译时候，自动加了 -j12 选项，太智能了。估计是系统检测到环境中 CPU 内核等数量，自动加上的优化选项。总之，自从微软加入开源的 Linux 阵营后，秒杀所有其他努力活着的程序猿（比如有了 VSCode，我几乎不再使用其他的各种 IDE 环境了）。不过为了使用网卡驱动，必须有几个选项在 menuconfig 选择的时候，勾选的。具体的我忘记了，主要是在编译网卡驱动的时候，提示找不到各种头文件的时候或者找不到某些变量的时候，重新来勾选内核的某些支持功能。因为我们的无线网卡主要运行在嗅探模式，并不是所有网络都支持。我选择的是瑞昱 Realtek-RTL8187 无线网卡，该网卡功率可以调节，并且网上有源码支持内核的编译。

![Realtek-RTL8187无线网卡](https://github.com/superbinny/wsl2study/blob/master/img/Realtek-RTL8187.jpg)

&emsp;&emsp;最好先 ***make distclean*** 清除所有的垃圾文件，然后重新编译。最近发现 WSL2-Linux-Kernel 的变化挺大的，所以在 .config 文件备份工作以后，经常做一下 git reset --hard 以及 git pull 来更新最新内核源码文件。为了简单起见，最好从当前的操作系统中拷贝定制的 .config 文件来正确编译新的内核。

&emsp;&emsp;***cp /proc/config.gz . & gzip -d ./config.gz & mv config .config & make menuconfig***

&emsp;&emsp;由于新内核支持 USB/IP，所以在 menuconfig 中需要选择 &rarr;：

```^\s*make menuconfig select:
Device Drivers --->
  [*] Network device support --->
    <*> USB Network Adapters (NEW) --->          //只有选中后面 USB support，才可能出现这个选项
      <*> Multi-purpose USB Networking Framework //用于 USB 网络传输
      <*> Host for RNDIS and ActiveSync devices  //用于由微软制定的规范的 USB/IP 的传输协议

[*] USB support --->
    <*> Support for Host-side USB
    [*] Enable USB persist by default           //用于固化对 USB 的设置
    <*> USB Modem (CDC ACM) support             //用于支持 USB 网络通信设备
    <*> USB Mass Storage support                //支持 USB 外接硬盘
    <*> USB/IP support
    <*> VHCI hcd                                //虚拟主机客户端架构 (VHCI)
      (8) VHCI hcd->Number of ports per USB/IP virtual host controller
      (1) Number of USB/IP virtual host controllers
    <*> USB Serial Converter support --->
      <*> USB FTDI Single Port Serial Driver    //用来支持 FTDI 公司的串口调试驱动，可以用于挂载 USB 调试器
    USB Physical Layer drivers --->
      <*> NOP USB Transceiver Driver            //Linux系统上，NOP所有 USB 收发器，USB 收发器内置到 usb ip 程序

以及各种对 USB 网卡和你需要的 USB 设备驱动支持 ......
```

&emsp;&emsp;编译结束以后，可以 ***make -j8 & sudo make modules_install & sudo make headers_install & sudo make install*** 来安装内核文件和支持库到  /lib/modules  中。

将惠普的工具 iwconfig 和 iwlist 编译进内核
git clone <https://github.com/HewlettPackard/wireless-tools>

&emsp;&emsp;这里我有个技巧：随便在某个硬盘 x: 上建立一个 Source 目录，然后软连接到该目录，以便于内外交换各种文件和在外部宿主机上编译代码。我的所有源码文件都存放在这个 x:\\Source 中。当然，从 Windows 访问 WSL2 就很简单了，直接在资源管理器中输入 \\wsl$，就可以访问 WSL2 中所有文件。

&emsp;&emsp;***mkdir ~/source & ln -s /mnt/x/Source ~/source***

&emsp;&emsp;![编译后产生的vmlinux文件](https://github.com/superbinny/wsl2study/blob/master/img/vmlinux.png)

&emsp;&emsp;编译后，在本级目录中找到 vmlinux 文件，拷贝到 ~/source 中，然后停止 WSL 虚拟机（PS C:\\WINDOWS\\system32>***wsl --shutdown***）,再然后，备份好 ***C:\\Windows\\System32\\lxss\\tools\\kernel*** ，将 vmlinux 改名为 kernel 以后，便可以重新启动 Kali 。

&emsp;&emsp;![新内核版本](https://github.com/superbinny/wsl2study/blob/master/img/uname_r.png)

&emsp;&emsp;至此，已经改造了新的 WSL2 内核，用来加载我们的 USB/IP 驱动了。

## 编译 USB/IP 工具

&emsp;&emsp;单独编译 usbip 的加载工具，以便于后面和主机的通讯以及模拟仿真。

&emsp;&emsp;进入内核代码的 tools，开始编译：

&emsp;&emsp;***cd tools/usb/usbip & ./autogen.sh & ./configure & make install***

&emsp;&emsp;估计 make 的时候会产生错误警告，可以使用 make CFLAGS+=-Wno-address-of-packed-member 屏蔽错误。

## 在 Kali 中挂载无线网卡

### 在 Windows 中提供 USB/IP 服务

&emsp;&emsp;见证奇迹的时候即将开始。首先，我们要将 Windows 设置成测试模式，以便于加载 USB/IP 的驱动，并提供 USB/IP 服务。这个过程可以在百度上搜索。如果实在搞不定，有时间我再写一篇 USB/IP 在 Windows 下的编译和使用。但是没技术含量的东西实在没兴趣做。

&emsp;&emsp;以下是我用 usbip 列出 Windows 上的设备并且绑定该设备提供服务的画面，注意，其中 1-4 为 RTL8187L 网卡。此时，**注意将 Windows 防火墙设置中加入服务提供程序 usbipd.exe**，不然一会Kali中找不到：

&emsp;&emsp;![Windows加载USB/IP](https://github.com/superbinny/wsl2study/blob/master/img/usbip_win.png)

### 在 Kali 中启动 USB/IP，以接入 Windows 的 USB 设备

&emsp;&emsp;回到我们的 Kali ，此时此刻，如果使用命令 lsusb 是无法列出任何一个设备的。我们可以命令行上可以先查询 Windows 提供的服务是否存在，如果存在，可以列出 Windows 上绑定的 USB 设备，然后在 Linux 中进行绑定。绑定以后，实际上该设备就成为 Linux 中可以进一步识别的设备了。

&emsp;&emsp;首先我们需要知道 Windows 中绑定虚拟 WSL 网卡的那个 IP 地址是什么，为此，可以运行：

&emsp;&emsp;***export wsl_ip=\$(cat /etc/resolv.conf | grep nameserver | awk \'{print $2}\')***

&emsp;&emsp;将该地址找到并且保存在环境变量 wsl_ip 中，以备使用。我这里是 172.20.80.1 。此时，Windows 中应该有调试信息显示，如果没有，很不幸，前面要么没做好，要么防火墙没通过。

&emsp;&emsp; ***# usbip list -r \$wsl_ip***

&emsp;&emsp;在挂载前，我们得加载前面内核编译产生的几个新模块。分别是 ***usbcore.ko、usb-common.ko、usbip-core.ko 和 vhci-hcd.ko***，此外，还有其他的模块，根据你的需要加载即可。通过 modprobe 先加载进系统：

+ modprobe usbcore
+ modprobe usb-common
+ modprobe usbip-core
+ modprobe vhci-hcd

&emsp;&emsp;我们可以先用 lsusb 测试一下，是否可以列出新的普通 USB 设备（例如 Usb hub），然后我们可以开始挂载该 IP 的 USB 设备了：***usbip attach -r \$wsl_ip -b 1-4***。用 lsusb 测试一下，Kali 中是否多出一个新的 USB 设备：

&emsp;&emsp;![Kali 加载 USB/IP](https://github.com/superbinny/wsl2study/blob/master/img/usbip_kali.jpg)

&emsp;&emsp;剩下的最后一步就是添加无线网卡驱动。

+ modprobe compat
+ modprobe rtl8187 //来源于后面加载的网卡驱动
 
 &emsp;&emsp;如果加载了驱动，本 Kali 就可以像真机一样，享用无线网卡带来的各种福利了。

### 加载无线网卡驱动，用 wifite 测试网卡破解功能

&emsp;&emsp;一种方式是用源码在这个配置好的 kali 中编译和安装，不过我发现这个开源项目可以完美解决我手头的 8187L 驱动安装问题：git clone <https://github.com/matrix/backports-rtl8187>，于是，就偷懒直接用了，下载以后，运行脚本程序，如果有问题，可以简单修改一下就可以通过。

&emsp;&emsp;![wifite 运行界面](https://github.com/superbinny/wsl2study/blob/master/img/wifite.png)

### 备份 Kali 虚拟机，直接在其他机器上使用

&emsp;&emsp;好不容易安装了各种编译工具以及辛苦搭建的环境，我们希望能在多个地方重复使用。就像使用 VMware 的镜像一样。方便起见，可以使用迁移工具，将 Kali 镜像文件备份下来，然后在其他机器上随便安装一个新的 Kali，再用这个镜像覆盖掉该镜像，便完成了整个定制 Kali 环境的迁移和备份，做到不断打磨利剑的效果。

&emsp;&emsp;使用 LxRunOffline 工具，在 Kali 关机的情况下，运行：***.\\LxRunOffline.exe m -n kali-linux -d x:\\some_where*** 来迁移到新的位置 x:\\some_where，然后将 ext4.vhdx 备份下来即可，随身携带以免丢失。用这个虚拟机镜像文件去覆盖其他版本的 WSL 即可。该文件也可以 mount 到其他操作系统上，做数据盘使用。

## 后记

&emsp;&emsp;有幸赶上微软收购 Github，重磅进入 Linux ，微软推出的一系列工具和措施极大提高生产效率，降低编程的枯燥性，提高编写和调试代码的舒适度。基本上是怀着分享的心态来做这个教程，与大家共享有关 Linxu 内核和 Windows 结合带来的生产力革命性进步。

&emsp;&emsp;编写这个教程花了我整天的时间，利用了这个假期，加深了对  VSCode  的认识，也让我下决心抛弃了很多食之无味弃之可惜的工具。

&emsp;&emsp;此外，跨平台的研究，实际上不仅仅局限在此，物联网时代，需要我们的设备也可以方便地相互访问，利用计算机强大的计算能力和物联网设备的低成本灵活部署，可以进入很多新的应用领域。就破解的事情来说，我们完全可以将树莓派等设备上安装无线网卡，利用 Windows 直观操作的便捷性，来轻松地操作分布式设备，达到运筹帷幄的效果。

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