详谈内核三步走Inline Hook实现
前置知识：汇编 驱动 windbg 函数参数调用
关键词：堆栈平衡 inline hook
详谈内核三步走InlineHook实现
文/图 wofeiwo
（一）Inline hook原理
Inline hook通俗的说就是对函数执行流程进行修改，达到控制函数过滤操作的目的。理论上我们可以在函数任何地方把原来指令替换成我们的跳转指令，也确实有些人在inline
的时候做的很深，来躲避inline的检测，前提是必须对函数的流程和指令非常熟悉，且这种深层次的inlline不具有通用性，稳定性也是问题。本文讨论的是具有通用性的两类inline的实现。
Inline hook原理：解析函数开头的几条指令，把他们Copy到数组保存起来，然后用一个调用我们的函数的几条指令来替换，如果要执行原函数，则在我们函数处理完毕，再执行我们保存起来的开头几条指令，然后调回我们取指令之后的地址执行。用下图来解释：
原函数：
| 开头指令A |
指令B |
Inline 后：
| JMP MyFunction |
指令B |
MyFunction：
| 处理函数 |
JMP ResumeFunction |
ResumeFunction：
| 开头指令A |
JMP 回去 |
整个Inline hook的过程就大体这样，中间牵扯到对函数的检查，地址的获取就直接调用函数即可。
本文所要讨论的两类Inlinehook都是基于上面原理。
说明三点：
1、堆栈平衡是重中之重，参数压栈也需要格外注意
2、R0模式下内存是不允许写的，需要去除写保护，设置CR0寄存器
3、提高中断级别到DPC，禁止线程切换
（二）inline hook应用
Inline hook可分为两类：
（1）inline导出函数，选择ObReferenceObjectByHandle做例子。
（2）inline未导出函数，选择KiInsertQueueApc做例子。
导出函数前几个字节可以利用windbg自己查看是什么内容，而未导出函数就需要自己解析指令确定需要hook几个字节，其间还有很多问题需要注意。当大家真正的弄懂了我这篇文章，回头再看inline hook就会觉得inline也不过如此。
下面通过2个例子来讲inline hook的使用（这部分知识网上也有很多，但都很零散不系统，本文部分思路及代码的确参考了网上资源，有抄袭之嫌，希望读者谅解。我一直强调“授人以鱼不如授人以渔”，代码并不重要，关键是思想。）
1、inline hookObReferenceObjectByHandle保护进程
ObReferenceObjectByHandle属于ntoskrnl.exe导出函数，在内核中调用频繁。
NtCreateProcess创建进程需要调用ObReferenceObjectByHandle，NtTerminateProcess需要调用ObReferenceObjectByHandle，基于这我们就可以利用Hook来保护进程同时屏蔽进程的创建。
效果：已经运行的记事本任务管理器无法结束
流程：
HookObReferenceObjectByHandle------DetourMyObReferenceObjectByHandle----------UnHookObReferenceObjectByHandle
核心代码分析如下：
| //=======================================inline HOOKObReferenceObjectByHandle===========================
//ObReferenceObjectByHandle是ntoskrnl.exe导出函数，采用HOOK前五个字节的方式
//字节型数据 unsigned char ULONG CR0VALUE; BYTE OriginalBytes[5]={0}; //保存原始函数前五个字节 BYTE JmpAddress[5]={0xE9,0,0,0,0}; //跳转到HOOK函数的地址
extern POBJECT_TYPE *PsProcessType;
NTKERNELAPI NTSTATUS ObReferenceObjectByHandle(
IN HANDLE Handle, IN ACCESS_MASK DesiredAccess, IN POBJECT_TYPE ObjectType OPTIONAL, IN KPROCESSOR_MODE AccessMode, OUT PVOID *Object, OUT POBJECT_HANDLE_INFORMATION HandleInformation OPTIONAL
);
//HOOK函数
NTSTATUS DetourMyObReferenceObjectByHandle(
IN HANDLE Handle, IN ACCESS_MASK DesiredAccess IN POBJECT_TYPE ObjectType OPTIONAL, IN KPROCESSOR_MODE AccessMode, OUT PVOID *Object, OUT POBJECT_HANDLE_INFORMATION HandleInformation OPTIONAL);
//
//hook流程HookObReferenceObjectByHandle---DetourMyObReferenceObjectByHandle---UnHookObReferenceObjectByHandle
void HookObReferenceObjectByHandle()
{
//赋值前面定义的数组 KIRQL Irql; KdPrint(("[ObReferenceObjectByHandle] :0x%x",ObReferenceObjectByHandle)); //地址验证 //保存函数前五个字节内容 RtlCopyMemory(OriginalBytes,(BYTE *)ObReferenceObjectByHandle,5); //保存新函数五个字节之后偏移 *(ULONG *)(JmpAddress+1)=(ULONG)DetourMyObReferenceObjectByHandle-((ULONG)ObReferenceObjectByHandle+5); //开始inline hook //关闭内存写保护 _asm
{ push eax
mov eax, cr0 mov CR0VALUE, eax and eax, 0fffeffffh mov cr0, eax pop eax }
//提升IRQL中断级 Irql=KeRaiseIrqlToDpcLevel(); //函数开头五个字节写JMP RtlCopyMemory((BYTE *)ObReferenceObjectByHandle,JmpAddress,5); //恢复Irql KeLowerIrql(Irql); //开启内存写保护
__asm
{
push eax
mov eax, CR0VALUE
mov cr0, eax
pop eax
}
}
_declspec (naked) NTSTATUSOriginalObReferenceObjectByHandle(IN HANDLE Handle,
IN ACCESS_MASK DesiredAccess,
IN POBJECT_TYPE ObjectType OPTIONAL,
IN KPROCESSOR_MODE AccessMode,
OUT PVOID *Object,
OUT POBJECT_HANDLE_INFORMATION HandleInformation OPTIONAL)
{
_asm
{
movedi,edi push ebp mov ebp,esp mov eax,ObReferenceObjectByHandle add eax,5 jmp eax
}
}
NTSTATUS DetourMyObReferenceObjectByHandle(
IN HANDLE Handle,
IN ACCESS_MASK DesiredAccess,
IN POBJECT_TYPE ObjectType OPTIONAL,
IN KPROCESSOR_MODE AccessMode,
OUT PVOID *Object,
OUT POBJECT_HANDLE_INFORMATION HandleInformation OPTIONAL)
{
NTSTATUS status;
//调用原函数
status=OriginalObReferenceObjectByHandle(Handle,DesiredAccess,ObjectType,AccessMode,Object,HandleInformation);
if((status==STATUS_SUCCESS)&&(DesiredAccess==1))
{
if(ObjectType== *PsProcessType)
{
if( _stricmp((char *)((ULONG)(*Object)+0x174),"notepad.exe")==0)
{
ObDereferenceObject(*Object);
return STATUS_INVALID_HANDLE;
}
}
}
return status;
}
void UnHookObReferenceObjectByHandle()
{
//把五个字节再写回到原函数
KIRQL Irql;
//关闭写保护
_asm
{
push eax
mov eax, cr0
mov CR0VALUE, eax
and eax, 0fffeffffh
mov cr0, eax
pop eax
}
//提升IRQL到Dpc
Irql=KeRaiseIrqlToDpcLevel();
RtlCopyMemory((BYTE *)ObReferenceObjectByHandle,OriginalBytes,5);
KeLowerIrql(Irql);
//开启写保护
__asm
{
pusheax mov eax, CR0VALUE mov cr0, eax
pop eax
} } |
驱动加载后，结束记事本程序如下：
（图一）
详细分析：
1、ObReferenceObjectByHandle分析
NTSTATUS ObReferenceObjectByHandle( HandleIN ACCESS_MASK DesiredAccess, IN KPROCESSOR_MODE AccessMode, *, );
函数原型如上，由句柄获取对象指针，函数返回值：
STATUS_SUCCESS 调用成功
STATUS_OBJECT_TYPE_MISMATCH
STATUS_ACCESS_DENIED 权限不够
STATUS_INVALID_HANDLE 无效句柄
调用NtTerminateProcess需要调用ObReferenceObjectByHandle，因此我们通过对函数返回值进程修改来达到保护进程。但是NtCreateProcess（最终调用的PspCreateProcess）同样调用这个函数，如果不加区分的话，创建进程同样被禁止了，那么如何区分到底是谁在调用呢。参考WRK，我发现可以通过第二个参数DesiredAccess来判别，创建进程和结束进程第二个参数明显不同，PROCESS_CREATE_PROCESS和PROCESS_TERMINATE，问题就解决了。
PspCreateProcess位于 WRK-v1.2\base\ntos\ps\create.c
调用ObReferenceObjectByHandle代码：
Status = ObReferenceObjectByHandle(ParentProcess,
PROCESS_CREATE_PROCESS,
PsProcessType,
PreviousMode,
&Parent,
NULL);
NtTerminateProcess位于 WRK-v1.2\base\ntos\ps\psdelete.c
调用ObReferenceObjectByHandle代码：
st =ObReferenceObjectByHandle (ProcessHandle,
PROCESS_TERMINATE,
PsProcessType,
KeGetPreviousModeByThread(&Self->Tcb),
&Process,
NULL);
DesiredAccess参数说明：
#definePROCESS_TERMINATE (0x0001) //winnt
#define PROCESS_CREATE_THREAD (0x0002) // winnt
#define PROCESS_SET_SESSIONID (0x0004) // winnt
#define PROCESS_VM_OPERATION (0x0008) // winnt
#define PROCESS_VM_READ (0x0010) // winnt
#define PROCESS_VM_WRITE (0x0020) // winnt
// begin_ntddk begin_wdm begin_ntifs
#define PROCESS_DUP_HANDLE (0x0040)// winnt
// end_ntddk end_wdm end_ntifs
#define PROCESS_CREATE_PROCESS (0x0080) // winnt
#define PROCESS_SET_QUOTA (0x0100) // winnt
#define PROCESS_SET_INFORMATION (0x0200) // winnt
#define PROCESS_QUERY_INFORMATION (0x0400) // winnt
#define PROCESS_SET_PORT (0x0800)
#define PROCESS_SUSPEND_RESUME (0x0800) // winnt
2、函数调用说明
C语言中我们调用一个函数就直接写函数名就可以，但是实际是进行了下面的操作：
把函数参数压入堆栈，压入函数返回地址，调用函数，为新函数开辟堆栈空间申请局部变量，
恢复堆栈保持堆栈平衡
（_stdcall调用方式）汇编代码就是：
Push 参数4
Push 参数3
Push 参数2
Push 参数1
Call 函数 ；call指令同时完成2个操作，一是把返回地址压入堆栈，二跳转到调用函数入口地址
Push ebp
Movebp,esp
Sub esp, XX ;开辟栈帧空间
……
Add esp ,XX
Pop ebp
Retn ;恢复堆栈平衡
堆栈详细情况：
| ESP |
| 局部变量
|
| EBP |
| 返回地址 |
| 参数1 |
| 参数2 |
| 参数3 |
| 参数4 |
堆栈是由高地址到低地址。
参数就通过EBP来去，四字节对齐的
参数4----------------------EBP+0x14
参数3----------------------EBP+0x10
参数2----------------------EBP+0xc
参数1---------------------EBP+0x8
局部变量则通过Ebp-XX来获取
因此inline的时候要时刻考虑堆栈平衡，破坏了堆栈平衡就会导致函数崩溃。
我通常inline hook的思路就是三步走：
HOOK函数-----DetourMy处理函数----------UnHook函数
处理函数中对返回结果或者中间数据进行修改处理，然后调用原始函数。由于在我们处理的时候原始函数已经被hook了，所以我自己构造了一个原始函数，但是由于参数在我们hook前已经压人堆栈了，所以这里我们不用重新开辟栈帧，因此声名函数类型为_declspec(naked)
。有人就会问那么你调用处理函数的时候，参数不是重复压栈了，这里请注意，我们是通过JMP方式跳转到我们处理函数入口地址的，而不是Call的形式，所以并没有执行上面所说的函数调用过程，参数仍然是原始函数的。也就是说在真个inline hook过程中我们不能破坏原始栈帧的EBP。
关于函数调用很栈帧的相关联系可能比较难理解，我也在尽肯能的用通俗的话来解释清楚，有什么不理解的地方或者个人见解欢迎大家跟我交流。
2、inline hookKiInsertQueueApc对抗插APC杀进程
KiInsertQueueAPc为内核未导出函数，我下面提供的代码可以作为未导出函数inline的通用模板来使用，大家根据自己需要进行修改，基于inlineObReferenceObjectByHandle已经把原理分析了，这部分我就不详加分析，仍然采用的但不走，Hook函数---DetourMy函数---UnHook函数
直接看核心代码：
| //===================inline hook KiInsertQueueApc==================== //KiInsertQueueApc为内核未导出函数，可以从导出函数KeInsertQueueApc定位 //修改KiInsertQueueApc开头5字节 //处理函数思路：apc-->kthread---apc_state--eprocess--进程名字 //HookKiInsertQueueApc---DetourMyKiInsertQueueApc---UnHookKiInsertQueueApc ULONG CR0VALUE; ULONG g_KiInsertQueueApc;
BYTE JmpAddress[5]={0xE9,0,0,0,0}; //跳转到HOOK函数的地址 BYTE OriginalBytes[5]={0}; //保存原始函数前五个字
VOID FASTCALL DetourMyKiInsertQueueApc(IN PKAPCApc,IN KPRIORITY Increment);
VOID WPOFF() { _asm
{
push eax
mov eax, cr0
mov CR0VALUE, eax
and eax, 0fffeffffh
mov cr0, eax
pop eax cli
};
}
VOID WPON() { __asm
{ sti push eax
mov eax, CR0VALUE
mov cr0, eax
pop eax
}; } //1、获取KiInsertQueueApc地址 ULONG GetFunctionAddr( IN PCWSTRFunctionName) //PCWSTR常量指针，指向16位UNICODE { UNICODE_STRINGUniCodeFunctionName; RtlInitUnicodeString( &UniCodeFunctionName,FunctionName ); return (ULONG)MmGetSystemRoutineAddress( &UniCodeFunctionName ); }
ULONG GetKiInsertQueueApcAddr() { ULONG sp_code1=0x28,sp_code2=0xe8,sp_code3=0xd88a; //特征码,sp_code3windbg显示错误，应该为d88a ULONG address=0; PUCHAR addr; PUCHAR p; addr=(PUCHAR)GetFunctionAddr(L"KeInsertQueueApc"); for(p=addr;p<p+PAGE_SIZE;p++) { if((*(p-1)==sp_code1)&&(*p==sp_code2)&&(*(PUSHORT)(p+5)==sp_code3)) { address=*(PULONG)(p+1)+(ULONG)(p+5); break; } } KdPrint(("[KeInsertQueueApc]addr %x\n",(ULONG)addr)); KdPrint(("[KiInsertQueueApc] address %x\n",address)); return address; }
VOID HookKiInsertQueueApc() { KIRQL Irql; g_KiInsertQueueApc=GetKiInsertQueueApcAddr(); KdPrint(("[KiInsertQueueApc]KiInsertQueueApc %x\n",g_KiInsertQueueApc)); // 保存原函数的前字节内容 RtlCopyMemory (OriginalBytes, (BYTE*)g_KiInsertQueueApc, 5); //新函数对原函数的偏移地址 *( (ULONG*)(JmpAddress + 1) ) = (ULONG)DetourMyKiInsertQueueApc - (ULONG)g_KiInsertQueueApc - 5; // 禁止系统写保护，提升IRQL到DPC WPOFF(); Irql =KeRaiseIrqlToDpcLevel(); //inline hook函数 RtlCopyMemory ( (BYTE*)g_KiInsertQueueApc,JmpAddress, 5 ); // 恢复写保护，降低IRQL KeLowerIrql(Irql); WPON(); } //原函数 _declspec (naked) VOID FASTCALLOriginalKiInsertQueueApc(IN PKAPCApc,IN KPRIORITY Increment) { _asm { //前五个字节 movedi,edi push ebp mov ebp,esp
mov eax,g_KiInsertQueueApc add eax,5 jmp eax } } //处理函数 //apc--kthread--apc_state--eprocess VOID FASTCALL DetourMyKiInsertQueueApc(IN PKAPCApc,IN KPRIORITY Increment) { ULONG thread; ULONG process; if(MmIsAddressValid((PULONG)((ULONG)Apc+0x008))) //地址验证 KAPC结构+008--->kthread thread=*((PULONG)((ULONG)Apc+0x008)); else return ; if(MmIsAddressValid((PULONG)((ULONG)thread+0x044))) //kthread+30-->KAPC_STATE+10-->eprocess process=*((PULONG)((ULONG)thread+0x044)); else return ; if(MmIsAddressValid((PULONG)((ULONG)process+0x174))) //eprocess+174---->进程名字 { if((_stricmp((char *)((ULONG)process+0x174),"notepad.exe")==0)&&(Increment==2)) { return ;
} else OriginalKiInsertQueueApc(Apc,Increment);
} else return; }
//卸载函数 VOID UnHookKiInsertQueueApc() { KIRQL Irql; WPOFF(); Irql =KeRaiseIrqlToDpcLevel(); //inline hook函数 RtlCopyMemory ( (BYTE*)g_KiInsertQueueApc,OriginalBytes, 5); // 恢复写保护，降低IRQL KeLowerIrql(Irql); WPON(); } |
考虑到大家水平不一，对一些问题我详细如下：
1、特征码的寻找
利用windbg的kernel debug来查找：
uf KeInsertQueueApc
| nt!KeInsertQueueApc+0x3b: 804e6d0a 8b450c mov eax,dwordptr [ebp+0Ch] 804e6d0d 8b5514 mov edx,dwordptr [ebp+14h] 804e6d10 894724 mov dwordptr [edi+24h],eax 804e6d13 8b4510 mov eax,dwordptr [ebp+10h] 804e6d16 8bcf mov ecx,edi 804e6d18 894728 mov dwordptr [edi+28h],eax 804e6d1b e8523fffff call nt!KiInsertQueueApc (804dac72) 804e6d20 8ad8 （错误） mov bl,al |
特征码就是sp_code1=0x28 sp_code2=0xe8sp_code3=0xd88a（windbg显示有误，应该是d88a
）
这种方法就是通过已导出函数定位未导出函数通常使用的方法，具有通用性。详细见代码。
2、取EPRocess的过程
Apc-----kthread-----apc_state—eprocess
dt _KAPC 偏移0x008指向KTHREAD
dt _KTHREAD 偏移0x034指向KAPC_STATE
dt _KAPC_STATE 偏移0x10指向EPROCESS
dt _EPROCESS 偏移0x174指向进程名
(三) 总结
很多人觉得inline hook比较难，处理起来很麻烦。但是我相信看完我这篇文章，你一定不会这么认为了，inlinehook其实只要细心，注意细节跟别的hook没什么两样。本人采用的三步走inline hook做到了把inline简单化，同时有保证了堆栈的平衡。
由于代码采用的硬编码，编译环境是sp3+VMware，请根据自己操作系统自行修改。欢迎读者跟我交流。