Android 逆向函数拦截实例 ( ② 插桩操作 | 保存实际函数入口 6 字节数据 | 在插桩的函数入口写入跳转指令 | 构造拼接桩函数 )

Posted 2021-12-11 韩曙亮

文章目录

• 前言
• 一、函数拦截需要的几个参数
• 二、插桩前先保存实际函数入口 6 字节数据
• 三、在插桩的函数入口写入跳转指令 | 构造拼接桩函数

前言

【Android 逆向】函数拦截实例 ( 函数拦截流程 | ① 定位动态库及函数位置 ) 博客中简单介绍了 hook 函数 ( 函数拦截 ) 的流程 , 本篇博客开始介绍函数拦截实例 ;

拦截 clock_gettime 函数 ;

#include <time.h>
int clock_gettime(clockid_t clk_id,struct timespec *tp);

一、函数拦截需要的几个参数

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定义 hook_func 函数 , 执行 C/C++ 函数的 hook 操作 ;

void hook_func(uint8_t* pApi, uint8_t* pUser, uint8_t* pStub, size_t size)

上述函数的 $4$ 个参数含义如下 :

• uint8_t* pApi 参数 : 要拦截的实际函数 , int clock_gettime(clockid_t clk_id,struct timespec *tp); 函数 ;
• uint8_t* pUser 参数 : 拦截函数后 , 跳转到的 dn_clock_gettime 函数 ;
• uint8_t* pStub 参数 : 定义的 do_clock_gettime 桩代码 , 将 pApi 函数的前 6 字节拷贝到该 pStub 函数入口 , 然后跳转到 pApi 函数的第 $6$ 字节开始执行 , 相当于调用了 uint8_t* pApi 参数对应的实际函数 , 即 int clock_gettime(clockid_t clk_id,struct timespec *tp); 函数 ;
• size_t size 参数 : 跳转指令占 0xE9,0,0,0,0 $5$ 字节 , 这里 将函数入口前 $6$ 字节保存下来 ;

函数调用实例 :

/* 这是 hook 标准库中的 clock_gettime 函数的入口方法 , 跳转到自定义的 dn_clock_gettime 方法中 */
hook_func((uint8_t*)clock_gettime, (uint8_t*)dn_clock_gettime, (uint8_t*)do_clock_gettime, 6);

二、插桩前先保存实际函数入口 6 字节数据

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插桩前先 保存函数的入口 6 字节数据 , 因为之后插桩 , 会使用跳转代码 0xE9,0,0,0,0 覆盖函数入口内存 , 被破坏的实际函数 最终还是要执行 , 需要拷贝一下 , 供之后实际函数调用使用 ;

	unsigned char code[64] = { 0 };
	/* 插桩前先保存函数的入口 6 字节数据 , 因为之后插桩 , 
	 * 会使用跳转代码 0xE9,0,0,0,0 覆盖函数入口内存
	 * 该函数最终还是要执行 , 需要拷贝一下 , 供之后实际函数调用使用 
	 */
	memcpy(code, pApi, size);

三、在插桩的函数入口写入跳转指令 | 构造拼接桩函数

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这里执行了 $2$ 次插桩操作 :

• 第一次是实际函数跳转 : 函数插桩 , pApi 是实际函数 , pUser 是插桩后跳转到的拦截函数 ; 该情况是在 clock_gettime 函数的入口处插入跳转代码 , 跳转到 dn_clock_gettime 函数位置 ;
• 第二次是构造桩函数 ( 构造拼接桩函数 ) : 在自定义的 dn_clock_gettime 函数中 , 需要调用实际的 clock_gettime 函数 , 这里将 do_clock_gettime 函数构造成 clock_gettime 函数 ;

构造拼接桩函数 : 前 6 字节是保存下来的 clock_gettime 函数的前 6 字节指令 , 执行到第 6 字节时 , 直接跳转到 clock_gettime 函数 执行 , 这样执行拼接的函数 等同于执行 clock_gettime 函数 ;

将 do_clock_gettime 函数构造成 clock_gettime 函数流程 : 执行 do_clock_gettime 方法的第 6 字节的指令时 , 跳转到 clock_gettime 函数的第 6 字节指令位置 , do_clock_gettime 的 0 ~ 6 字节指令是 clock_gettime 实际函数的前 6 字节 , 之所以这么定义 , 是因为 clock_gettime 的前 6 个字节被覆盖为 跳转指令了 ;

调用 do_clock_gettime 方法 , 就相当于调用了 clock_gettime 方法 ;

	/* 函数插桩 , pApi 是实际函数 , pUser 是插桩后跳转到的拦截函数 */
	write_code(pApi, pUser);

	/* 
	   执行 size + pStub 位置的指令时 , 直接跳转到 size + pApi 位置
	   如 : 执行 do_clock_gettime 方法的第 6 字节的指令时 , 跳转到 clock_gettime 函数的第 6 字节指令位置	
	   do_clock_gettime 的 0 ~ 6 字节指令是 clock_gettime 实际函数的前 6 字节 , 
	   之所以这么定义 , 是因为 clock_gettime 的前 6 个字节被覆盖为 跳转指令了

	   调用 do_clock_gettime 方法 , 就相当于调用了 clock_gettime 方法 ; 
	*/
	write_code(size + pStub, size + pApi);
	/* 将复制的 6 字节 代码存放到 pStub 函数中的 0 ~ 6 字节位置 */
	memcpy(pStub, code, size);

函数插桩的具体细节在之前的

• 【Android 逆向】函数拦截 ( 修改内存页属性 | x86 架构插桩拦截 )
• 【Android 逆向】函数拦截 ( ARM 架构下的插桩拦截 | 完整代码示例 )

博客中有详细的说明 , 先修改内存页属性 , 然后直接修改内存 , 写入跳转汇编指令对应的二进制机器码数据 ;

代码示例 :

/*
 * unsigned char* pFunc
 * unsigned char* pStub
 * 上述两个参数分别是两个函数指针
 * 
 * 注意 : 写完之后要刷新 CPU 高速缓存 , 调用 cache_flush 系统调用函数
 */
int write_code(unsigned char* pFunc, unsigned char* pStub) {
	/* 获取 pFunc 函数入口 , 先获取该函数所在内存页地址 */
	void* pBase = (void*)(0xFFFFF000 & (int)pFunc);
	/* 修改整个内存页属性 , 修改为 可读 | 可写 | 可执行 , 
	 * 避免因为内存访问权限问题导致操作失败
	 * mprotect 函数只能对整个页内存的属性进行修改 
	 * 每个 内存页 大小都是 4KB 
	 */
	int ret = mprotect(pBase, 0x1000, PROT_WRITE | PROT_READ | PROT_EXEC);
	/* 修改内存页属性失败的情况 */
	if (ret == -1) {
		perror("mprotect:");
		return -1;
	}
#if defined(__i386__) // arm 情况处理
	/* E9 是 JMP 无条件跳转指令 , 后面 4 字节是跳转的地址 */
	unsigned char code[] = { 0xE9,0,0,0,0 };
	/* 计算 pStub 函数跳转地址 , 目标函数 pStub 地址 - 当前函数 pFunc 地址 - 5 
	 * 跳转指令 跳转的是 偏移量 , 不是绝对地址值
	 */
	*(unsigned*)(code + 1) = pStub - pFunc - 5;
	/* 将跳转代码拷贝到 pFunc 地址处 , 这是 pFunc 函数的入口地址 */
	memcpy(pFunc, code, sizeof(code));
#else // arm 情况处理
	/* B 无条件跳转指令 */
	unsigned char code[] = { 0x04,0xF0,0x1F,0xE5,0x00,0x00,0x00,0x00 };
	/* arm 的跳转是绝对地址跳转 , 传入 pStub 函数指针即可 */
	*(unsigned*)(code + 4) = (unsigned)pStub;
	/* 将机器码复制到函数开始位置 */
	memcpy(pFunc, code, sizeof(code));
#endif
	return 0;
}