詳談HOOK API的技術

HOOK API是一個永恒的話題，如果沒有HOOK，許多技術將很難實現，也許根本不能實現。這裡所說的API，是廣義上的API，它包括DOS下的中斷，WINDOWS裡的API、中斷服務、IFS和NDIS過濾等。比如大家熟悉的即時翻譯軟體，就是靠HOOK TextOut（）或ExtTextOut（）這兩個函數實現的，在作業系統用這兩個函數輸出文本之前，就把相應的英文替換成中文而達到即時翻譯；IFS和NDIS過濾也是如此，在讀寫磁碟和收發資料之前，系統會調用第三方提供的回呼函數來判斷操作是否可以允許存取，它與普通HOOK不同，它是作業系統允許的，由作業系統提供介面來安裝回呼函數。

    甚至如果沒有HOOK，就沒有病毒，因為不管是DOS下的病毒或WINDOWS裡的病毒，都是靠HOOK系統服務來實現自己的功能的：DOS下的病毒靠HOOK INT 21來感染檔案（檔案型病毒），靠HOOK INT 13來感染開機磁區（引導型病毒）；WINDOWS下的病毒靠HOOK系統API（包括RING0層的和RING3層的），或者安裝IFS（CIH病毒所用的方法）來感染檔案。因此可以說“沒有HOOK，就沒有今天多姿多彩的軟體世界”。

    由於涉及到專利和智慧財產權，或者是商業機密，微軟一直不提倡大家HOOK它的系統API，提供IFS和NDIS等其他過濾介面，也是為了適應殺毒軟體和防火牆的需要才開放的。所以在大多數時候，HOOK API要靠自己的力量來完成。

    HOOK API有一個原則，這個原則就是：被HOOK的API的原有功能不能受到任何影響。就象醫生救人，如果把病人身體裡的病毒殺死了，病人也死了，那麼這個“救人”就沒有任何意義了。如果你HOOK API之後，你的目的達到了，但API的原有功能失效了，這樣不是HOOK，而是REPLACE，作業系統的正常功能就會受到影響，甚至會崩潰。

    HOOK API的技術，說起來也不複雜，就是改變程式流程的技術。在CPU的指令裡，有幾條指令可以改變程式的流程：JMP，CALL，INT，RET，RETF，IRET等指令。理論上只要改變API入口和出口的任何機器碼，都可以HOOK，但是實際實現起來要複雜很多，因為要處理好以下問題：

    1，CPU指令長度問題，在32位系統裡，一條JMP/CALL指令的長度是5個位元組，因此你只有替換API裡超過5個位元組長度的機器碼（或者替換幾條指令長度加起來是5位元組的指令），否則會影響被更改的小於5個位元組的機器碼後面的數條指令，甚至程式流程會被打亂，產生不可預料的後果；

    2，參數問題，為了訪問原API的參數，你要通過EBP或ESP來引用參數，因此你要非常清楚你的HOOK代碼裡此時的EBP/ESP的值是多少；

    3，時機的問題，有些HOOK必須在API的開頭，有些必須在API的尾部，比如HOOK CreateFilaA（），如果你在API尾部HOOK API，那麼此時你就不能寫檔案，甚至不能訪問檔案；HOOK RECV（），如果你在API頭HOOK，此時還沒有收到資料，你就去查看RECV（）的接收緩衝區，裡面當然沒有你想要的資料，必須等RECV（）正常執行後，在RECV（）的尾部HOOK，此時去查看RECV（）的緩衝區，裡面才有想要的資料；

    4，內容相關的問題，有些HOOK代碼不能執行某些操作，否則會破壞原API的上下文，原API就失效了；

    5，同步問題，在HOOK代碼裡盡量不使用全域變數，而使用局部變數，這樣也是模組化程式的需要；

    6，最後要注意的是，被替換的CPU指令的原有功能一定要在HOOK代碼的某個地方類比實現。

    下面以ws2_32.dll裡的send（）為例子來說明如何HOOK這個函數：

    Exported fn（）： send - Ord：0013h

    地址     機器碼             彙編代碼

    ：71A21AF4 55               push ebp //將被HOOK的機器碼（第1種方法）

    ：71A21AF5 8BEC             mov ebp， esp //將被HOOK的機器碼（第2種方法）

    ：71A21AF7 83EC10             sub esp， 00000010

    ：71A21AFA 56               push esi

    ：71A21AFB 57               push edi

    ：71A21AFC 33FF             xor edi， edi

    ：71A21AFE 813D1C20A371931CA271   cmp dword ptr [71A3201C]， 71A21C93 //將被HOOK的機器碼（第4種方法）

    ：71A21B08 0F84853D0000         je 71A25893

    ：71A21B0E 8D45F8             lea eax， dword ptr [ebp-08]

    ：71A21B11 50               push eax

    ：71A21B12 E869F7FFFF         call 71A21280

    ：71A21B17 3BC7             cmp eax， edi

    ：71A21B19 8945FC             mov dword ptr [ebp-04]， eax

    ：71A21B1C 0F85C4940000         jne 71A2AFE6

    ：71A21B22 FF7508             push [ebp+08]

    ：71A21B25 E826F7FFFF         call 71A21250

    ：71A21B2A 8BF0             mov esi， eax

    ：71A21B2C 3BF7             cmp esi， edi

    ：71A21B2E 0F84AB940000         je 71A2AFDF

    ：71A21B34 8B4510             mov eax， dword ptr [ebp+10]

    ：71A21B37 53               push ebx

    ：71A21B38 8D4DFC             lea ecx， dword ptr [ebp-04]

    ：71A21B3B 51               push ecx

    ：71A21B3C FF75F8             push [ebp-08]

    ：71A21B3F 8D4D08             lea ecx， dword ptr [ebp+08]

    ：71A21B42 57               push edi

    ：71A21B43 57               push edi

    ：71A21B44 FF7514             push [ebp+14]

    ：71A21B47 8945F0             mov dword ptr [ebp-10]， eax

    ：71A21B4A 8B450C             mov eax， dword ptr [ebp+0C]

    ：71A21B4D 51               push ecx

    ：71A21B4E 6A01             push 00000001

    ：71A21B50 8D4DF0             lea ecx， dword ptr [ebp-10]

    ：71A21B53 51               push ecx

    ：71A21B54 FF7508             push [ebp+08]

    ：71A21B57 8945F4             mov dword ptr [ebp-0C]， eax

    ：71A21B5A 8B460C             mov eax， dword ptr [esi+0C]

    ：71A21B5D FF5064             call [eax+64]

    ：71A21B60 8BCE             mov ecx， esi

    ：71A21B62 8BD8             mov ebx， eax

    ：71A21B64 E8C7F6FFFF         call 71A21230 //將被HOOK的機器碼（第3種方法）

    ：71A21B69 3BDF             cmp ebx， edi

    ：71A21B6B 5B               pop ebx

    ：71A21B6C 0F855F940000         jne 71A2AFD1

    ：71A21B72 8B4508             mov eax， dword ptr [ebp+08]

    ：71A21B75 5F               pop edi

    ：71A21B76 5E               pop esi

    ：71A21B77 C9               leave

    ：71A21B78 C21000             ret 0010

    下面用4種方法來HOOK這個API：

    1，把API入口的第一條指令是PUSH EBP指令（機器碼0x55）替換成INT 3（機器碼0xcc），然後用WINDOWS提供的調試函數來執行自己的代碼，這中方法被SOFT ICE等DEBUGER廣泛採用，它就是通過BPX在相應的地方設一條INT 3指令來下斷點的。但是不提倡用這種方法，因為它會與WINDOWS或調試工具產生衝突，而彙編代碼基本都要調試；

    2，把第二條mov ebp，esp指令（機器碼8BEC，2位元組）替換為INT F0指令（機器碼CDF0），然後在IDT裡設定一個中斷門，指向我們的代碼。我這裡給出一個HOOK代碼：

    lea ebp，[esp+12] //類比原指令mov ebp，esp的功能

    pushfd         //儲存現場

    pushad         //儲存現場

    //在這裡做你想做的事情

    popad         //恢複現場

    popfd         //恢複現場

    iretd         //返回原指令的下一條指令繼續執行原函數（71A21AF7地址處）

    這種方法很好，但缺點是要在IDT設定一個中斷門，也就是要進RING0.

    3，更改CALL指令的相對位址（CALL分別在71A21B12、71A21B25、71A21B64，但前面2條CALL之前有一個條件跳轉指令，有可能不被執行到，因此我們要HOOK 71A21B64處的CALL指令）。為什麼要找CALL指令下手？因為它們都是5位元組的指令，而且都是CALL指令，只要保持作業碼0xE8不變，改變後面的相對位址就可以轉到我們的HOOK代碼去執行了，在我們的HOOK代碼後面再轉到目標地址去執行。

    假設我們的HOOK代碼在71A20400處，那麼我們把71A21B64處的CALL指令改為CALL 71A20400（原指令是這樣的：CALL 71A21230）

    而71A20400處的HOOK代碼是這樣的：

    71A20400：

    pushad

    //在這裡做你想做的事情

    popad

    jmp 71A21230   //跳轉到原CALL指令的目標地址，原指令是這樣的：call 71A21230

    這種方法隱蔽性很好，但是比較難找這條5位元組的CALL指令，計算相對位址也複雜。

    4，替換71A21AFE地址上的cmp dword ptr [71A3201C]， 71A21C93指令（機器碼：813D1C20A371931CA271，10位元組）成為 call 71A20400

    nop

    nop

    nop

    nop

    nop

    （機器碼：E8 XX XX XX XX 90 90 90 90 90，10位元組）

    在71A20400的HOOK代碼是： pushad

    mov edx，71A3201Ch           //類比原指令cmp dword ptr [71A3201C]， 71A21C93

    cmp dword ptr [edx]，71A21C93h   //類比原指令cmp dword ptr [71A3201C]， 71A21C93

    pushfd //在這裡做你想做的事

    popfd

    popad

    ret

    這種方法隱蔽性最好，但不是每個API都有這樣的指令，要具體情況具體操作。

    以上幾種方法是常用的方法，值得一提的是很多人都是改API開頭的5個位元組，但是現在很多殺毒軟體用這樣的方法檢查API是否被HOOK，或其他病毒木馬在你之後又改了前5個位元組，這樣就會互相覆蓋，最後一個HOOK API的操作才是有效，所以提倡用第3和第4種方法。