以下內(nèi)容通過1、實現(xiàn)目標(biāo)注入程序，2、實現(xiàn)主程序，3、實現(xiàn)注入函數(shù)，4、thumb指令集實現(xiàn)等4個方面詳細(xì)分析了android中inline hook的用法，以下是全部內(nèi)容：
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最近終于沉下心來對著書把hook跟注入方面的代碼敲了一遍，打算寫幾個博客把它們記錄下來。
第一次介紹一下我感覺難度最大的inline hook，實現(xiàn)代碼參考了騰訊GAD的游戲安全入門。
inline hook的大致流程如下：
首先將目標(biāo)指令替換為跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)地址為一段我們自己編寫的匯編代碼，這段匯編代碼先是執(zhí)行用戶指定的代碼，如修改寄存器的值，然后執(zhí)行被替換掉的原指令2，最后再跳轉(zhuǎn)回原指令3處，恢復(fù)程序的正常運行。
為了避開注入過程，我們通過hook自己進(jìn)程加載的動態(tài)連接庫進(jìn)行演示。
1、實現(xiàn)目標(biāo)注入程序
我們將這個程序編譯為動態(tài)連接庫，然后在主程序中加載，作為hook的目標(biāo)。
target.h
#ifndef TARGET_H_INCLUDED #define TARGET_H_INCLUDED void target_foo(); #endif // TARGET_H_INCLUDED target.c #include "target.h" #include#include #include void target_foo() { int a = 3; int b = 2; while(a--) { sleep(2); b = a * b; printf("[INFO] b is %d\n", b); } b = b + 2; b = b - 1; printf("[INFO] finally, b is %d\n", b); }
Android.mk
include $(CLEAR_VARS) LOCAL_ARM_MODE := arm LOCAL_MODULE := target LOCAL_CFLAGS += -pie -fPIE -std=c11 LOCAL_LDFLAGS += -pie -fPIE -shared -llog APP_ABI := armeabi-v7a LOCAL_SRC_FILES := target.c include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
注意Android.mk中LOCAL_ARM_MODE := arm代表編譯時使用4字節(jié)的arm指令集，而不是2字節(jié)的thumb指令集。
2、實現(xiàn)主程序
在主程序中我們首先加載之前編寫的動態(tài)鏈接庫，進(jìn)行hook之后再對其中的函數(shù)target_foo進(jìn)行調(diào)用。
main.c #include#include #include #include #include #include "hook_inline.h" typedef void (*target_foo)(void); void my_func(struct hook_reg *reg) { puts("here we go!"); } void main() { void *handler = dlopen("/data/local/tmp/libtarget.so", RTLD_NOW); target_foo foo = (target_foo)dlsym(handler, "target_foo"); hook_inline_make("/data/local/tmp/libtarget.so", 0xde2, my_func, true); foo(); } hook_inline.h #ifndef HOOK_INLINE_H_INCLUDED #define HOOK_INLINE_H_INCLUDED #include struct hook_reg { long ARM_r0; long ARM_r1; long ARM_r2; long ARM_r3; long ARM_r4; long ARM_r5; long ARM_r6; long ARM_r7; long ARM_r8; long ARM_r9; long ARM_r10;long ARM_r11; long ARM_r12;long ARM_sp; long ARM_lr; long ARM_cpsr; }; typedef void (*hook_func)(struct hook_reg *reg); bool hook_inline_make(const char *library, long address, hook_func func, bool isArm); #endif // HOOK_INLINE_H_INCLUDED
這里我們hook功能的實現(xiàn)函數(shù)為hook_inline_make，4個參數(shù)分別為動態(tài)庫路徑，目標(biāo)地址，用戶函數(shù)，目標(biāo)地址處指令集。
當(dāng)程序執(zhí)行到目標(biāo)地址處時會回調(diào)我們傳入的用戶函數(shù)，可通過參數(shù)hook_reg來更改寄存器的值（不包括寄存器pc）。因為之前在動態(tài)鏈接庫的Android.mk文件指定了使用arm指令集進(jìn)行編譯，所以此處指定最后一個參數(shù)為true。
3、實現(xiàn)注入函數(shù)
現(xiàn)在到了最為關(guān)鍵的地方，為了實現(xiàn)這個功能還需要了解幾個知識。
（1）、獲取內(nèi)存中動態(tài)鏈接庫的基址
Linux系統(tǒng)中各個進(jìn)程的內(nèi)存加載信息可以在/proc/pid/maps文件中到，通過它我們可以獲取到動態(tài)鏈接庫在內(nèi)存中的加載基址。
重慶分公司
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long get_module_addr(pid_t pid, const char *module_name)
{
char file_path[256];
char file_line[512];
if (pid < 0) {
snprintf(file_path, sizeof(file_path), "/proc/self/maps");
} else {
snprintf(file_path, sizeof(file_path), "/proc/%d/maps", pid);
}
FILE *fp = fopen(file_path, "r");
if (fp == NULL) {
return -1;
}
long addr_start = -1, addr_end = 0;
while (fgets(file_line, sizeof(file_line), fp)) {
if (strstr(file_line, module_name)) {
if (2 == sscanf(file_line, "%8lx-%8lx", &addr_start, &addr_end)) {
break;
}
}
}
fclose(fp);
printf("library :%s %lx-%lx, pid : %d\n", module_name, addr_start, addr_end, pid);
return addr_start;
}（2）、更改內(nèi)存中的二進(jìn)制代碼
現(xiàn)在的計算機系統(tǒng)中一般對內(nèi)存進(jìn)行分段式管理，不同的段有不同的讀、寫、執(zhí)行的屬性。一般來講代碼段只有讀和執(zhí)行的屬性，不允許對代碼段進(jìn)行寫操作。Linux系統(tǒng)中通過函數(shù)mprotect對內(nèi)存的屬性進(jìn)行更改，需要注意的一點是需要以內(nèi)存頁的大小進(jìn)行對齊。
bool change_addr_writable(long address, bool writable) {
long page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);
//align address by page size
long page_start = (address) & (~(page_size - 1));
//change memory attribute
if (writable == true) {
return mprotect((void*)page_start, page_size, PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC) != -1;
} else {
return mprotect((void*)page_start, page_size, PROT_READ | PROT_EXEC) != -1;
}
}接下來就可以著手實現(xiàn)功能了，inline hook跟指令集密切相關(guān)，此處我們先演示arm指令集的情況，之后對thumb指令集進(jìn)行討論。這里實現(xiàn)的功能是用戶可在自己注冊的回調(diào)函數(shù)中對hook點寄存器的值進(jìn)行修改。
為了實現(xiàn)32位地址空間的長跳轉(zhuǎn)，我們需要兩條指令的長度（8個字節(jié)）來實現(xiàn)。一般手機上的arm處理器為3級流水，所以pc寄存器的值總是指向當(dāng)前執(zhí)行指令后的第二條指令，因而使用ldr pc, [pc, #-4]來加載該指令之后的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)程序跳轉(zhuǎn)到shellcode后，首先對寄存器組進(jìn)行備份，然后調(diào)用用戶注冊的回調(diào)函數(shù)，用戶可在回調(diào)函數(shù)中修改備份中各個寄存器（pc寄存器除外）的值，然后從備份中恢復(fù)寄存器組再跳轉(zhuǎn)到stubcode，stubcode的功能是執(zhí)行被hook點的跳轉(zhuǎn)指令替換掉的兩條指令，最后跳回原程序。
ellcode.S 1 .global _shellcode_start_s
.global _shellcode_end_s
.global _hook_func_addr_s
.global _stub_func_addr_s
.data
_shellcode_start_s:
@ 備份各個寄存器
push {r0, r1, r2, r3}
mrs r0, cpsr
str r0, [sp, #0xc]
str r14, [sp, #0x8]
add r14, sp, #0x10
str r14, [sp, #0x4]
pop {r0}
push {r0-r12}
@ 此時寄存器被備份在棧中，將棧頂?shù)刂纷鳛榛卣{(diào)函數(shù)的參數(shù)（struct hook_reg）
mov r0, sp
ldr r3, _hook_func_addr_s
blx r3
@ 恢復(fù)寄存器值
ldr r0, [sp, #0x3c]
msr cpsr, r0
ldmfd sp!, {r0-r12}
ldr r14, [sp, #0x4]
ldr sp, [r13]
ldr pc, _stub_func_addr_s
_hook_func_addr_s:
.word 0x0
_stub_func_addr_s:
.word 0x0
_shellcode_end_s:
.end
shellcode使用匯編實現(xiàn)，在使用時需要對里邊的兩個地址進(jìn)行修復(fù)，用戶回調(diào)函數(shù)地址（_hook_func_addr_s）跟stubcode地址（_stub_func_addr_s）。
接下來我們可以看一下函數(shù)hook_inline_make的具體實現(xiàn)了
void hook_inline_make(const char *library, long address, hook_func func)
{
//獲取hook點在內(nèi)存中的地址
long base_addr = get_module_addr(-1, library);
long hook_addr = base_addr + address;
//獲取shellcode中的符號地址
extern long _shellcode_start_s;
extern long _shellcode_end_s;
extern long _hook_func_addr_s;
extern long _stub_func_addr_s;
void *p_shellcode_start = &_shellcode_start_s;
void *p_shellcdoe_end = &_shellcode_end_s;
void *p_hook_func = &_hook_func_addr_s;
void *p_stub_func = &_stub_func_addr_s;
//計算shellcode大小
int shellcode_size = (int)(p_shellcdoe_end - p_shellcode_start);
//新建shellcode
void *shellcode = malloc(shellcode_size);
memcpy(shellcode, p_shellcode_start, shellcode_size);
//添加執(zhí)行屬性
change_addr_writable((long)shellcode, true);
//在32bit的arm指令集中，stubcode中的4條指令占用16個字節(jié)的空間
//前兩條指令為hook點被替換的兩條指令
//后兩條指令跳轉(zhuǎn)回原程序
void *stubcode = malloc(16);
memcpy(stubcode, (void*)hook_addr, 8);
//ldr pc, [pc, #-4]
//[address]
//手動填充stubcode
char jump_ins[8] = {0x04, 0xF0, 0x1F, 0xE5};
uint32_t jmp_address = hook_addr + 8;
memcpy(jump_ins + 4, &jmp_address, 4);
memcpy(stubcode + 8, jump_ins, 8);
//添加執(zhí)行屬性
change_addr_writable((long)stubcode, true);
//修復(fù)shellcode中的兩個地址值
uint32_t *shell_hook = shellcode + (p_hook_func - p_shellcode_start);
*shell_hook = (uint32_t)func;
uint32_t *shell_stub = shellcode + (p_stub_func - p_shellcode_start);
*shell_stub = (uint32_t)stubcode;
//為hook點添加寫屬性
change_addr_writable(hook_addr, true);
//替換hook點指令為跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)至shellcode
jmp_address = (uint32_t)shellcode;
memcpy(jump_ins + 4, &jmp_address, 4);
memcpy((void*)hook_addr, jump_ins, 8);
change_addr_writable(hook_addr, false);
//刷新cache
cacheflush(hook_addr, 8, 0);
}
注意這里的change_addr_writable函數(shù)無論傳入false還是true對應(yīng)地址都會添加上執(zhí)行屬性。由于處理器采用流水線跟多級緩存，在更改代碼后我們需要手動刷新cache，即函數(shù)cacheflush(第三個參數(shù)無意義)。
4、thumb指令集實現(xiàn)
由于thumb指令集的功能受到限制，雖然思路上跟arm指令集一致，但在實現(xiàn)上需要用更多條指令，下面是我自己想的一種實現(xiàn)方式，歡迎交流。
需要注意的是由于每條thumb指令為16bit，所以32位的跳轉(zhuǎn)地址需要占用兩條指令的空間，而且跳轉(zhuǎn)時會污染r0寄存器所以要對其進(jìn)行保護(hù)。我在實現(xiàn)程序時將shellcode編譯為了arm指令集，所以在原程序、shellcode、stubcode之間相互跳轉(zhuǎn)時需要使用bx指令進(jìn)行處理器狀態(tài)切換（需要跳轉(zhuǎn)的地址代碼為thumb指令集時，需要將地址的第1個bit位置位）。
