《Windows核心编程》---CAPIHook类
封装CAPIHook类：（某本书的笔记）
1）HOOK所有模块
HOOK一个进程对某个API的调用时，不仅要修改主模块的导入表，还必须遍历此进程的所有模块，替换掉每个对目标API的调用：
void CAPIHook::ReplaceIATEntryInOneMod(LPSTR pszExportMod, PROC pfnCurrent,
PROC pfnNew, HMODULE hModCaller)
{
//取得模块的导入表(import descriptor)的首地址
//ImageDirectoryEntryToData函数可以返回导入表地址
ULONG ulSize;
PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR pImportDesc =
(PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR)::ImageDirectoryEntryToData(hModCaller, TRUE,
IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT, &ulSize);
if(pImportDesc == NULL) //这个模块没有导入表项
return;
//查找包含pszExportMod模块中函数导入信息的导入表项
while(pImportDesc->Name != 0)
{
LPSTR pszMod = (LPSTR)((DWORD)hModCaller + pImportDesc->Name);
if (lstrcmpiA(pszMod, pszExportMod) == 0) //找到
{
break;
}
pImportDesc++;
}
if (pImportDesc->Name == 0) //hModCaller模块没有从pszExportMod模块导入任何函数
{
return;
}
//取得调用者的导入地址表(import address table, IAT)
PIMAGE_THUNK_DATA pThunk = (PIMAGE_THUNK_DATA)(pImportDesc->FirstThunk +
(DWORD)hModCaller);
//查找我们要HOOK的函数，将它的地址用新函数的地址替换掉
while (pThunk->u1.Function)
{
//lpAddr指向的内存保存了函数的地址
PDWORD lpAddr = (PDWORD)&(pThunk->u1.Function);
if (*lpAddr == (DWORD)pfnCurrent)
{
//修改页的保护属性
DWORD dwOldProtect;
MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
::VirtualQuery(lpAddr, &mbi, sizeof(mbi));
::VirtualProtect(lpAddr, sizeof(DWORD), PAGE_READWRITE, &dwOldProtect);
//修改内存地址，相当于"lpAddr = (DWORD)pfnNew;"
::WriteProcessMemory(::GetCurrentProcess(), lpAddr,
&pfnNew, sizeof(DWORD), NULL);
::VirtualProtect(lpAddr, sizeof(DWORD), dwOldProtect, 0);
break;
}
pThunk++;
}
}
void CAPIHook::ReplaceIATEntryInAllMods(LPSTR pszExportMod, PROC pfnCurrent,
PROC pfnNew, BOOL bExcludeAPIHookMod)
{
//取得当前模块的句柄
HMODULE hModThis = NULL;
if(bExcludeAPIHookMod)
{
MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
if(::VirtualQuery(ReplaceIATEntryInAllMods, &mbi, sizeof(mbi)) != 0)
hModThis = (HMODULE)mbi.AllocationBase;
}
//取得本进程的模块列表
HANDLE hSnap = ::CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPMODULE, ::GetCurrentProcessId());
//遍历所有模块，分别对它们调用ReplaceIATEntryInOnMod函数，修改导入地址表
MODULEENTRY32 me = {sizeof(MODULEENTRY32)};
BOOL bOK = ::Module32First(hSnap, &me);
while (bOK)
{
//注意，我们不HOOK当前模块的函数
if (me.hModule != hModThis)
{
ReplaceIATEntryInOneMod(pszExportMod, pfnCurrent, pfnNew, me.hModule);
}
bOK = ::Module32Next(hSnap, &me);
}
::CloseHandle(hSnap);
}
ReplaceIATEntryInOneMod函数修改hModCaller模块的IAT，将所有对pfnCurrent函数的调用改为对pfnNew函数的调用，参数pszExportMod是目标API所在的模块。例如，为了将自定义的函数AceMessageBoxA替换当前模块中的MessageBoxA函数，可以调用如下：
CAPIHOOK::ReplaceIATEntryInOneMod("User32.dll",
(PROC)AceMessageBoxA, (PROC)MessageBoxA, ::GetModuleHandle(NULL));
ReplaceIATEntryInAllMods函数修改进程内所有模块的IAT，挂钩用户指定的API函数，最后一个参数bExcludeAPIHookMod指定是否将负责HOOK API的模块排除在外。
由于CAPIHook类工作在一个单独的DLL中，为了在此模块中方便地调用原来的API函数，一般选择不HOOK当前模块的函数，即将bExcludeAPIHookMod设为TRUE。
2）防止程序在运行期间动态加载模块
在HOOK完目标进程当前所有模块之后，目标进程还可以调用LoadLibrary函数加载新的模块。为了将今后目标进程动态加载的模块也HOOK掉，我们可以默认挂钩LoadLibrary之类的函数。方法就是在代理函数中首先调用原来的LoadLibrary函数，然后再对新加载的模块调用ReplaceIATEntryInOneMod函数。
我们设替换LoadLibrary的自定义函数是HookNewlyLoadedModule。一个CAPIHook对象仅能够挂钩一个API函数，为了挂钩多个API，用户很可能申请了多个CAPIHook对象，所以，在自定义函数HookNewlyLoadedModule中，必须为每个CAPIHook对象调用ReplaceIATEntryInOneMod函数才能确保新模块中相应的IAT项被修改。因此，我们需要记录用户申请的所有CAPIHook对象的指针。
比较简单的方法是将所有CAPIHook对象连成一个链表，用一个静态变量记录下表头地址，在每个CAPIHook对象中再记录表中下一个CAPIHook对象的地址：
class CAPIHook
{
//这两个指针用来将当前模块中所有的CAPIHook对象连在一起
static CAPIHook *sm_pHeader;
CAPIHook *m_pNext;
}
静态函数HookNewlyLoadedModule的实现代码如下：
void WINAPI CAPIHook::HookNewlyLoadedModule(HMODULE hModule, DWORD dwFlags)
{
//如果一个新的模块被加载，挂钩各CAPIHook对象要求的API函数
if((hModule != NULL) && ((dwFlags&LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE) == 0 ))
{
CAPIHook *p = sm_pHeader;
while(p != NULL)
{
ReplaceIATEntryInOneMod(p->m_pszModName, p->m_pfnOrig,
p->m_pfnHook, hModule);
p = p->m_pNext;
}
}
}
其中，dwFlags是LoadLibraryEx函数的一个附加参数，它指定了加载时采取的行动，只要它的值中不包含LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE标记，就说明文件要以镜像方式映射到内存中。
3）防止程序在运行期间动态调用API函数
并不是只有经过导入表才能调用API函数，应用程序可以在运行期间调用GetProcAddress函数取得API函数的地址再调用它，因此，我们也需要默认挂钩GetProcAddress函数。CAPIHook类的静态成员函数GetProcAddress将替换这个API：
FARPROC WINAPI CAPIHook::GetProcAddress(HMODULE hModule, PCSTR pszProcName)
{
//得到这个函数的真实地址
FARPROC pfn = ::GetProcAddress(hModule, pszProcName);
//看它是不是我们要hook的函数
CAPIHook *p = sm_pHeader;
while(p != NULL)
{
if(p->m_pfnOrig == pfn)
{
pfn = p->m_pfnHook;
break;
}
p = p->m_pNext;
}
return pfn;
}
下面是完整的CAPIHook类的实现：
=====================APIHook.h============================
#ifndef __APIHOOK_H__
#define __APIHOOK_H__
#include <windows.h>
class CAPIHook
{
public:
CAPIHook(LPSTR pszModName, LPSTR pszFuncName,
PROC pfnHook, BOOL bExcludeAPIHookMod=TRUE);
virtual ~CAPIHook();
operator PROC() {return m_pfnOrig;}
private:
LPSTR m_pszModName; //导出要HOOK函数的模块的名字
LPSTR m_pszFuncName; //要HOOK的函数的名字
PROC m_pfnOrig; //原API函数地址
PROC m_pfnHook; //HOOK后函数的地址
BOOL m_bExcludeAPIHookMod; //是否将HOOK API的模块本身排除在外
private:
static void ReplaceIATEntryInAllMods(LPSTR pszExportMod, PROC pfnCurrent,
PROC pfnNew, BOOL bExcludeAPIHookMod);
static void ReplaceIATEntryInOneMod(LPSTR pszExportMod, PROC pfnCurrent,
PROC pfnNew, HMODULE hModCaller);
//下面的代码用来解决其他模块动态加载DLL的问题
private:
//这两个指针用来将所有的CAPIHook对象连在一起
static CAPIHook *sm_pHeader;
CAPIHook *m_pNext;
private:
//当一个新的DLL被加载时，调用此函数
static void WINAPI HookNewlyLoadedModule(HMODULE hModule, DWORD dwFlags);
//用来跟踪当前进程加载新的DLL
static HMODULE WINAPI LoadLibraryA(PCSTR pszModulePath);
static HMODULE WINAPI LoadLibraryW(PCWSTR pszModulePath);
static HMODULE WINAPI LoadLibraryExA(PCSTR pszModulePath, HANDLE hFile, DWORD dwFlags);
static HMODULE WINAPI LoadLibraryExW(PCWSTR pszModulePath, HANDLE hFile, DWORD dwFlags);
//如果请求已HOOK的API函数，则返回用户自定义函数的地址
static FARPROC WINAPI GetProcAddress(HMODULE hModule, PCSTR pszProcName);
private:
//自动对这些函数进行挂钩
static CAPIHook sm_LoadLibraryA;
static CAPIHook sm_LoadLibraryW;
static CAPIHook sm_LoadLibraryExA;
static CAPIHook sm_LoadLibraryExW;
static CAPIHook sm_GetProcAddress;
};
#endif
========================APIHook.cpp========================
#include "APIHook.h"
#include "Tlhelp32.h"
#include <ImageHlp.h> //为了调用ImageDirectoryEntryToData函数
#pragma comment(lib, "ImageHlp")
//CAPIHook对象链表的头指针
CAPIHook *CAPIHook::sm_pHeader = NULL;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
CAPIHook::CAPIHook(LPSTR pszModName, LPSTR pszFuncName,
PROC pfnHook, BOOL bExcludeAPIHookMod/* =TRUE */)
{
//保存这个Hook函数的信息
m_bExcludeAPIHookMod = bExcludeAPIHookMod;
m_pszModName = pszModName;
m_pszFuncName = pszFuncName;
m_pfnHook = pfnHook;
m_pfnOrig = ::GetProcAddress(::GetModuleHandle(pszModName), pszFuncName);
//将此对象添加到链表中
m_pNext = sm_pHeader;
sm_pHeader = this;
//在所有当前已加载的模块中HOOK这个函数
ReplaceIATEntryInAllMods(m_pszModName, m_pfnOrig, m_pfnHook,
bExcludeAPIHookMod);
}
CAPIHook::~CAPIHook()
{
//取消对所有模块中函数的HOOK
ReplaceIATEntryInAllMods(m_pszModName, m_pfnHook, m_pfnOrig,
m_bExcludeAPIHookMod);
CAPIHook *p = sm_pHeader;
//从链表中移除此对象
if(p == this)
{
sm_pHeader = p->m_pNext;
}
else
{
while(p != NULL)
{
if(p->m_pNext == this)
{
p->m_pNext = this->m_pNext;
break;
}
p = p->m_pNext;
}
}
}
void CAPIHook::ReplaceIATEntryInOneMod(LPSTR pszExportMod, PROC pfnCurrent,
PROC pfnNew, HMODULE hModCaller)
{
//取得模块的导入表(import descriptor)的首地址
//ImageDirectoryEntryToData函数可以返回导入表地址
ULONG ulSize;
PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR pImportDesc =
(PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR)::ImageDirectoryEntryToData(hModCaller, TRUE,
IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT, &ulSize);
if(pImportDesc == NULL) //这个模块没有导入表项
return;
//查找包含pszExportMod模块中函数导入信息的导入表项
while(pImportDesc->Name != 0)
{
LPSTR pszMod = (LPSTR)((DWORD)hModCaller + pImportDesc->Name);
if (lstrcmpi(pszMod, pszExportMod) == 0) //找到
{
break;
}
pImportDesc++;
}
if (pImportDesc->Name == 0) //hModCaller模块没有从pszExportMod模块导入任何函数
{
return;
}
//取得调用者的导入地址表(import address table, IAT)
PIMAGE_THUNK_DATA pThunk = (PIMAGE_THUNK_DATA)(pImportDesc->FirstThunk +
(DWORD)hModCaller);
//查找我们要HOOK的函数，将它的地址用新函数的地址替换掉
while (pThunk->u1.Function)
{
//lpAddr指向的内存保存了函数的地址
PDWORD lpAddr = (PDWORD)&(pThunk->u1.Function);
if (*lpAddr == (DWORD)pfnCurrent)
{
//修改页的保护属性
DWORD dwOldProtect;
MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
::VirtualQuery(lpAddr, &mbi, sizeof(mbi));
::VirtualProtect(lpAddr, sizeof(DWORD), PAGE_READWRITE, &dwOldProtect);
//修改内存地址，相当于"lpAddr = (DWORD)pfnNew;"
::WriteProcessMemory(::GetCurrentProcess(), lpAddr,
&pfnNew, sizeof(DWORD), NULL);
::VirtualProtect(lpAddr, sizeof(DWORD), dwOldProtect, 0);
break;
}
pThunk++;
}
}
void CAPIHook::ReplaceIATEntryInAllMods(LPSTR pszExportMod, PROC pfnCurrent,
PROC pfnNew, BOOL bExcludeAPIHookMod)
{
//取得当前模块的句柄
HMODULE hModThis = NULL;
if(bExcludeAPIHookMod)
{
MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
if(::VirtualQuery(ReplaceIATEntryInAllMods, &mbi, sizeof(mbi)) != 0)
hModThis = (HMODULE)mbi.AllocationBase;
}
//取得本进程的模块列表
HANDLE hSnap = ::CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPMODULE, ::GetCurrentProcessId());
//遍历所有模块，分别对它们调用ReplaceIATEntryInOnMod函数，修改导入地址表
MODULEENTRY32 me = {sizeof(MODULEENTRY32)};
BOOL bOK = ::Module32First(hSnap, &me);
while (bOK)
{
//注意，我们不HOOK当前模块的函数
if (me.hModule != hModThis)
{
ReplaceIATEntryInOneMod(pszExportMod, pfnCurrent, pfnNew, me.hModule);
}
bOK = ::Module32Next(hSnap, &me);
}
::CloseHandle(hSnap);
}
//挂钩LoadLibrary和GetProcAddress函数，以便在这些函数被调用以后，挂钩的函数也能够被正确的处理
CAPIHook CAPIHook::sm_LoadLibraryA("Kernel32.dll", "LoadLibraryA",
(PROC)CAPIHook::LoadLibraryA, TRUE);
CAPIHook CAPIHook::sm_LoadLibraryW("Kernel32.dll", "LoadLibraryW",
(PROC)CAPIHook::LoadLibraryW, TRUE);
CAPIHook CAPIHook::sm_LoadLibraryExA("Kernel32.dll", "LoadLibraryExA",
(PROC)CAPIHook::LoadLibraryExA, TRUE);
CAPIHook CAPIHook::sm_LoadLibraryExW("Kernel32.dll", "LoadLibraryExW",
(PROC)CAPIHook::LoadLibraryExW, TRUE);
CAPIHook CAPIHook::sm_GetProcAddress("Kernel32.dll", "GetProcAddress",
(PROC)CAPIHook::GetProcAddress, TRUE);
void WINAPI CAPIHook::HookNewlyLoadedModule(HMODULE hModule, DWORD dwFlags)
{
//如果一个新的模块被加载，挂钩各CAPIHook对象要求的API函数
if((hModule != NULL) && ((dwFlags&LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE) == 0))
{
CAPIHook *p = sm_pHeader;
while (p != NULL)
{
ReplaceIATEntryInOneMod(p->m_pszModName, p->m_pfnOrig,
p->m_pfnHook, hModule);
p = p->m_pNext;
}
}
}
HMODULE WINAPI CAPIHook::LoadLibraryA(PCSTR pszModulePath)
{
HMODULE hModule = ::LoadLibraryA(pszModulePath);
HookNewlyLoadedModule(hModule, 0);
return hModule;
}
HMODULE WINAPI CAPIHook::LoadLibraryW(PCWSTR pszModulePath)
{
HMODULE hModule = ::LoadLibraryW(pszModulePath);
HookNewlyLoadedModule(hModule, 0);
return hModule;
}
HMODULE WINAPI CAPIHook::LoadLibraryExA(PCSTR pszModulePath, HANDLE hFile, DWORD dwFlags)
{
HMODULE hModule = ::LoadLibraryExA(pszModulePath, hFile, dwFlags);
HookNewlyLoadedModule(hModule, dwFlags);
return hModule;
}
HMODULE WINAPI CAPIHook::LoadLibraryExW(PCWSTR pszModulePath, HANDLE hFile, DWORD dwFlags)
{
HMODULE hModule = ::LoadLibraryExW(pszModulePath, hFile, dwFlags);
HookNewlyLoadedModule(hModule, dwFlags);
return hModule;
}
FARPROC WINAPI CAPIHook::GetProcAddress(HMODULE hModule, PCSTR pszProcName)
{
//得到函数的真实地址
FARPROC pfn = ::GetProcAddress(hModule, pszProcName);
//看它是否我们要HOOK的函数
CAPIHook *p = sm_pHeader;
while(p != NULL)
{
if (p->m_pfnOrig == pfn)
{
pfn = p->m_pfnHook;
break;
}
p = p->m_pNext;
}
return pfn;
}