简单linux 下 x64任意地址的inlinehook

背景

最近工作需要hook函数，然后实现自己的逻辑，之前都是使用的frida来直接hook，但是这里发现，挂在frida之后对性能影响较大，可能是数十倍的影响，之前一直都没发现。所以这里必须自己实现一个hook

参考

这里参照了下面几个文章

https://bbs.kanxue.com/thread-272797-1.htm

https://www.cnblogs.com/pwl999/p/15535002.html

https://www.cnblogs.com/iBinary/p/11334793.html

https://toutiao.io/posts/mwpeytt/preview

过程

先是参照第一篇的，直接全盘复制，例子没通。。。我是使用的LD_PRELOAD的方式来加载so的，不会调试，有会的大佬指点一下呀，然后就准备重写了。

所有的hook，大致流程如下：

取出当前hook点的汇编temp

修改为跳转汇编，跳转到一个跳板指令段

在跳板指令中保存现场

跳转到自定义函数

自定义函数执行完后恢复现场

执行temp指令

跳转到原始指令的下一条

针对我的应用场景，不普适，只求快

首先我们需要开辟一个空间，用于自己hook函数后跳转到的自定义函数的存放。

这里有两个方式，frida和常规的都是在自己so中存放这段函数，但是这里有个问题，通常64位的内存分布中，so和原始elf文件的内存空间间隔很远，都要使用一个长跳跳过去。而我这里主要考虑效率问题（我猜会不会跳的短一点有可能对性能影响小），以及后续期望能够通过5字节的一个jmp指令，减少对原指令的破坏，所以需要在原始的elf中找一段不用的函数，来填写我们的自定义函数。这里参考了frida的实现，我们打开一个elf文件，看其中的段分区，可以看到代码段到堆栈分区中间是有一段空白区的，我们只要在这一段分配一块空间供跳板地址存储。

这里通过mmap的方式，在指定的地址分配一块内存：

void  *init_addr   =   (void  *)0xc62000;
char* init_addr = (char*)mmap(NULL, 4096, PROT_WRITE|PROT_EXEC|PROT_READ, MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0);

如果这里的点不是五个字节的完整汇编呢，即正好一个2+4等情况，需要我们保存超过5个字节的汇编。这里可以使用反汇编工具，读取当前地址的指令，看保存几个合适，这里我就是参照了第一篇文章的使用了capstone，和他的区别就是我这里后续只需要5个字节，对代码的破坏性更小。

//获取目标函数前几条指令的长度,跳转指令是5个字节，所以取大于等于5的长度
int get_asm_len(intptr_t target)
{csh handle;cs_insn* insn;size_t count;char code[30] = {0};int rv;memcpy((void*)code, (void*)target, 30);if(cs_open(CS_ARCH_X86, CS_MODE_64, &handle)){printf("Error: cs_open\n");return -1;}count = cs_disasm(handle, code, 30, 0, 0, &insn);if(count){for(size_t i = 0; i < count; i++){//if(!strcmp("call", insn[i].mnemonic))return 0;if (insn[i].address >= 5){rv = insn[i].address;break;}}cs_free(insn, count);}else{printf("Error: cs_disasm\n");return -1;}cs_close(&handle);return rv;
}

这里的汇编中包含call，或者jmp 到相对地址的指令，这里都需要进行特殊处理,我这里是求简单了，当前应用的只需要处理call的，通过之前的get_asm_len如果返回为0来判断需要修改。

//根据当前temp地址重新填写相对地址
int change_asm_code(intptr_t target ,intptr_t temp)
{csh handle;cs_insn* insn;size_t count;char code[30] = {0};int rv;memcpy((void*)code, (void*)target, 30);if(cs_open(CS_ARCH_X86, CS_MODE_64, &handle)){printf("Error: cs_open\n");return -1;}count = cs_disasm(handle, code, 30, 0, 0, &insn);if(count){for(size_t i = 0; i < count; i++){//if(!strcmp("call", insn[i].mnemonic)){    int at = insn[i].address;uint32_t originAddr = code[at + 4]<<24|code[at + 3]<<16|code[at + 2]|code[at + 1];uint32_t targetAddr = target + at + originAddr + 5;uint32_t relativeAddr = temp - targetAddr - 5;uint8_t jumpCode[5] = {0xe8,0x00,0x00,0x00,0x00};memcpy(jumpCode + 1; &relativeAddr, sizeof(uint32_t));change_bytes(targetAddr,(const char*) jumpCode, 5);    }if (insn[i].address >= 5){rv = insn[i].address;break;}}cs_free(insn, count);}else{printf("Error: cs_disasm\n");return -1;}cs_close(&handle);return rv;
}

保存现场：

这里可以自定义一个pusha和popa,因为本身64位的汇编不支持pusha了，我这里只保存了rdi,rsi,rdx,rcx,rax五个寄存器，前四个通常是调用的前4个参数，第五个是函数返回。如果需要的话，第五六个参数是r8和r9寄存器。本来也准备保存rsp寄存器的，后来发现编译器给我加上了保存rsp的功能，顾暂时不需要了

进行跳转：

这里网上资料主要都是使用了14个字节的跳转方式，这里我用在一级跳板往自定义代码中以及一级跳板跳回原代码，因为这里不需要考虑对源代码的破坏，长一点不要紧，简单最好。。：

68 XX XX XX XX                            push LowAddress
C7 44 24 04 XX XX XX XX              mov qword ptr ss:[rsp + 4],HighAddress
C3

但是我们为了更小的破坏代码，在修改原地址时只使用了五个字节：

e9 XX XX XX XX                      jmp    相对地址

这里相对地址的计算公式是：相对地址 = 目的 - 源 - 5(指令长度)

所以我们的一级跳板主要包括四个部分：

13个字节保存自定义函数返回地址到rsp中；

14个字节绝对跳转到自定义函数地址；

n个字节保存原始地址的指令；

14个字节跳回原始地址+n的地址；

自定义函数部分走到的坑：

汇编语言风格：

我这里之前主要是通过frida获取寄存器的值来进行其他操作，所以这里需要取寄存器的值，开始使用

__asm("pop rax")的操作时，总是提示我找不到rax，这里是因为汇编风格的问题，我这不知道为什么都是at&t的风格，需要在rax前面加上%即可。其他很多相应的问题都是asm的汇编语言风格问题。

获取寄存器：

不知道什么原因，在网上搜的很多的在汇编和c++之间共享变量的方式都无法使用，报各种奇怪的错，所以我这里寻求帮助后使用了另外一种方式：

register int *r12 asm ("r12");

这里保存寄存器r12当前的值到变量r12中，后续不会随着寄存器的变化继续变化了。

最终代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<capstone/capstone.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<dlfcn.h>
#include<sys/mman.h>
#include<string.h>
#include<stdint.h>//使用mmap来分配一个内存，用于后续的一级跳板
void  *tempAddr = (void  *)0xc62000;
char* temp_func;//获取目标函数前几条指令的长度,跳转指令是5个字节，所以取大于等于5的长度
int get_asm_len(intptr_t target)
{csh handle;cs_insn* insn;size_t count;char code[30] = {0};int rv;memcpy((void*)code, (void*)target, 30);if(cs_open(CS_ARCH_X86, CS_MODE_64, &handle)){printf("Error: cs_open\n");return -1;}count = cs_disasm(handle, code, 30, 0, 0, &insn);if(count){for(size_t i = 0; i < count; i++){//if(!strcmp("call", insn[i].mnemonic))return 0;if (insn[i].address >= 5){rv = insn[i].address;break;}}cs_free(insn, count);}else{printf("Error: cs_disasm\n");return -1;}cs_close(&handle);return rv;
}//根据当前temp地址重新填写相对地址
int change_asm_code(intptr_t target ,intptr_t temp)
{csh handle;cs_insn* insn;size_t count;char code[30] = {0};int rv;memcpy((void*)code, (void*)target, 30);if(cs_open(CS_ARCH_X86, CS_MODE_64, &handle)){printf("Error: cs_open\n");return -1;}count = cs_disasm(handle, code, 30, 0, 0, &insn);if(count){for(size_t i = 0; i < count; i++){//if(!strcmp("call", insn[i].mnemonic)){    int at = insn[i].address;uint32_t originAddr = code[at + 4]<<24|code[at + 3]<<16|code[at + 2]|code[at + 1];uint32_t targetAddr = target + at + originAddr + 5;uint32_t relativeAddr = temp - targetAddr - 5;uint8_t jumpCode[5] = {0xe8,0x00,0x00,0x00,0x00};memcpy(jumpCode + 1, &relativeAddr, sizeof(uint32_t));change_bytes(targetAddr,(const char*) jumpCode, 5);    }if (insn[i].address >= 5){rv = insn[i].address;break;}}cs_free(insn, count);}else{printf("Error: cs_disasm\n");return -1;}cs_close(&handle);return rv;
}//替换目标函数的前len个字节，使之跳转到hook函数
void change_bytes(intptr_t addr, const char code[], int len)
{memcpy((void*)addr, code, len);
}void func_hook(intptr_t target_addr, void* hook_func)
{//根据目标函数的地址确定目标函数所在的页，并将该页的权限改为可读可写可执行intptr_t page_start = target_addr & 0xfffffffff000;mprotect((void*)page_start, 0x1000, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC);int asm_len = get_asm_len(target_addr);if(asm_len == 0){change_asm_code(target_addr, temp_func + 13 + 14);}if(asm_len == -1){printf("Error: get_asm_code\n");exit(-1);}//保存跳板中的地址到rsp中，这样自定义函数返回时可以返回跳板函数继续执行原函数intptr_t x = *temp_func + 27;char ret_code[13] = {0x68,x&0xff,(x&0xff00)>>8,(x&0xff0000)>>16,(x&0xff000000)>>24,0xC7,0x44,0x24,0x04,(x&0xff00000000)>>32,(x&0xff0000000000)>>40,(x&0xff000000000000)>>48,(x&0xff00000000000000)>>56};memcpy((void*)temp_func, (void*)ret_code, asm_len);   //跳板地址跳到自定义函数intptr_t y = hook_func;char self_code[14] = {0x68,y&0xff,(y&0xff00)>>8,(y&0xff0000)>>16,(y&0xff000000)>>24,0xC7,0x44,0x24,0x04,(y&0xff00000000)>>32,(y&0xff0000000000)>>40,(y&0xff000000000000)>>48,(y&0xff00000000000000)>>56,0xC3};memcpy((void*)temp_func + 13, (void*)self_code, asm_len);   //复制原始指令memcpy((void*)temp_func+13+14, (void*)target_addr, asm_len);//跳转指令，跳回原始地址+asmlen处intptr_t z = (intptr_t)target_addr + asm_len;//构造push&ret跳转，填入目标地址char jmp_code[14] = {0x68,z&0xff,(z&0xff00)>>8,(z&0xff0000)>>16,(z&0xff000000)>>24,0xC7,0x44,0x24,0x04,(z&0xff00000000)>>32,(z&0xff0000000000)>>40,(z&0xff000000000000)>>48,(z&0xff00000000000000)>>56,0xC3};    memcpy((void*)(temp_func+asm_len + 13 + 14), (void*)jmp_code, 14);//目标地址改为跳到跳板地址uint32_t relativeAddr = target_addr - (uint32_t)temp_func - 5;uint8_t jumpCode[5] = {0xe9,0x00,0x00,0x00,0x00};memcpy(jumpCode + 1, &relativeAddr, sizeof(uint32_t));change_bytes(target_addr,(const char*) jumpCode, 5);       //用于后续的hook函数使用temp_func = temp_func + 60;}//
void test_hook()
{__asm("push %rdi");/*__asm{push rdi;push rsi;push rdx;push rcx;push rax;}*/printf("everythint is ok\n");register int *rax asm ("rax"); printf("rax is %lx\n",*rax);/*__asm{pop rax;pop rcx;pop rdx;pop rsi;pop rdi;}*/}//so被加载后会首先执行这里的代码
__attribute__((constructor))
void load()
{temp_func = (char*)mmap(tempAddr, 4096, PROT_WRITE|PROT_EXEC|PROT_READ, MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0);func_hook(0x666666, (void*)test_hook);printf("inject suceessfully\n");
}

这里就是粗略的实现了，反正能用。。而且是从内网往回敲的，可能有点错误还，反正就是这么个思路，好多不是很优美，等后续有时间了不断完善可以