万字长文！inlinehook看这一篇足矣！

1、什么是hook？

hook的中文含义是钩子，介绍hook含义之前，先放一个“现实世界里的hook”：

2021年9月，曾报道“水门事件”的华盛顿邮报记者鲍勃·伍德沃德，披露出了一件大事，直接引发了世界震动。

马克·米利，美国的4星上将，美参联主席，目前美国军方的4号人物，绝对的美国高层。 

在2021年1月8日，美国国会山骚乱事件的两天后，米利再次给中国打了个电话： 

“美国的情况“很稳定”，一切都很好，国会山骚乱仅仅只是“偶然事件””。

“你知道的，民主有时候就是有点乱糟糟的”。 

同一天，米利在五角大楼里秘密召开了一次会议，告知其他高级将领： 

“自今天之后，军队执行任何重大行动之前必须首先与他磋商。”

“不管谁给你们下达命令，你们都要按照“程序”来执行，而我就是这个“程序”！” 

如果把作战行动当作一个函数，下达作战指令当作一次函数调用，川建国同志当作函数调用者，那么米利的行为就相当于hook了作战函数。这样，米利会监控所有作战行动，并且可以中止作战行动。

通过上面的例子，大家应该对hook有了一个初步的认识了，hook后调用原函数时，直接跳到指定的函数。

2、hook技术有什么用？

hook技术的应用很广泛，例如笔记本上的杀毒软件、网吧系统里的监控软件、pc游戏的反外挂防护系统、屏幕录制软件fraps都会使用hook来实现一些高级功能。

安全软件：360等安全软件会hook一些入口函数（例如驱动加载）获得系统最高权限。

监控软件：你在网吧上网时，监控软件hook了connect、send、recv等函数，这样访问的所有网站都会被记录下来（不要做坏事）。

游戏攻防：例如fps游戏外挂会hook d3d的DrawIndexedPrimitive实现透视功能。

3、什么是inlinehook？

hook的实现有很多种，inlinehook是hook的一种方式。通过修改原函数开头的汇编指令，直接跳转到指定函数。

开源的inlinehook库有很多，例如subhook和微软的Detours，本文会带大家从0开始，一步一步实现一个基础的inlinehook库。

4、inlinehook库代码结构

代码已经上传gitee，不用github的主要原因是国内gitee网速好一些。文章先介绍一些hook库代码结构，再介绍典型的使用场景。

关注微信“东北码农”，回复inlinehook可获取代码地址。

4.1、hook库代码

xx_mem.hpp：修改代码段属性，改为可读写、可执行

xx_asm.hpp：工具函数，向目标地址写入汇编指令，例如jmp，ret，push等。

xx_inline_hook.hpp：封装hook的c接口。包括hook、制作跳板、偏移重定位等操作。

4.2、经典场景

test_hook_jmp32：inlinehook入门示例，基础0xe9的jmp跳转。

test_hook_jmp64：64bit操作系统跳转函数，hook系统函数必备。

test_trampoline：跳板函数，hook以后如何再调用原函数？

test_trampoline_relocation：跳板函数中包含相对偏移，如何重定位？

5、inlinehook代码实现

咱们通过这几个经典场景，来说一说。

场景一：初级、经典inlinehook

inlinehook本质是一种汇编代码修改技术，修改原函数，开头第一条汇编指令改为jmp跳转到我们的函数。先看一下demo：

//test_hook_jmp32
///////////////////////////////////////////////////////////
void hello_world()
{
  printf("[call %s]\n",__FUNCTION__);
}
void my_hello_world()
{
    printf("[call %s]\n", __FUNCTION__);
}

void test_hook_jmp32()
{
    // 修改被hook函数内存属性为可写
  xx_mem_unprotect(hello_world, 4096);
    // 在函数开头插入jmp语句，跳转到my_hello_world
  xx_setjmp32(&hello_world, &my_hello_world);
    // 测试一下
  hello_world();
}
int main()
{
    printf("\n\n======test_hook_jmp32=================\n");
    test_hook_jmp32();
 }

执行结果屏幕输出

======test_hook_jmp32=================
[call my_hello_world]
可见，调用hello_world时，实际执行的是my_hello_world。

下面说说实现，主要有两步：修改代码段内存属性；插入jmp汇编指令。

修改代码段内存属性
// 修改被hook函数内存属性为可写
xx_mem_unprotect(hello_world, 4096);
一段内存有是否可读、是否可写、是否可执行等属性。代码段默认是不可写的（不可修改），所以需要先设置为可写才能修改。xx_mem_unprotect的windows实现，调用VirtualProtect系统api来实现（linux下的api是mmap）

static bool xx_mem_unprotect(void* address, size_t size) {
DWORD old_flags;
BOOL result = VirtualProtect(address,
size,
PAGE_EXECUTE_READWRITE,
&old_flags);
return result == TRUE;
}

插入jmp汇编指令
// 在函数开头插入jmp语句，跳转到my_hello_world
xx_setjmp32(&hello_world, &my_hello_world);
hook以后，hello_world的汇编指令如下：

void hello_world()
{
00007FF6642410B0 E9 8B 00 00 00       jmp         my_hello_world (07FF664241140h)  
00007FF6642410B5

jmp指令共占用5个字节，指令opcode 0xe9占用1字节，偏移量占用4字节。偏移量是目标地址相对本地址的偏移。

上面的07FF664241140（下一条指令地址）-00007FF6642410B5（目标地址）=8b，刚好是e9后面的值。

代码实现部分

首先制作一个辅助类，用于向目标地址写入jmp汇编指令

汇编指令

//JMP rel32
class jmp_rel32
{
public:
  struct asm_cmd {
    uint8_t opcode_;
    int32_t rel32_;
  };
  static void write(void* cmd_addr, int32_t rel32) {
    auto* cmd = (asm_cmd*)cmd_addr;
    cmd->opcode_ = 0xe9;
    cmd->rel32_ = rel32;
  }
  static uint8_t size() { return sizeof(asm_cmd); }
};

其中write是写入指令，size返回本指令长度，后续会不断扩充汇编指令类，都有这两个接口。

下面再实现xx_setjmp32 就简单多了，计算一下偏移，然后写入指令。

// ret：两个地址的偏移
static int64_t xx_get_offset(void* src, void* dst) {
  return (char*)dst - (char*)src;
}

// ret：返回从src jmp 到dst的偏移
static int64_t xx_get_jmp32_offset(void* src, void* dst) {
  return xx_get_offset((char*)src + jmp_rel32::size(), dst);
}
// 写入汇编，32bit位移跳转，jmp到dst
// ret 5(修改5 byte)
static uint32_t xx_setjmp32(void* src, void* dst) {
  int32_t offset = (int32_t)xx_get_jmp32_offset(src, dst);
  jmp_rel32::write(src, offset);
  return jmp_rel32::size();
}

现在，我们的hook库支持功能如下：

• 32位跳转

场景二：64位系统的hook

上一个场景使用的jmp指令跳转，jmp指令有一个限制是，跳转地址与原地址的偏移不能超过int32的范围，在64bit操作系统下可能无法跳过去。我们的hook库需要进化一下，支持在64位地址空间下任意跳转。

偏移足够小时，尽量使用32位jmp跳转。因为32位跳转只修改5字节，而64位大跳需要修改14字节，hook时尽量减少对原函数修改。

先看一下demo，为了展示“大跳”，hook一个系统函数

//test_hook_jmp64
///////////////////////////////////////////////////////////
int __cdecl my_fclose(
    _Inout_ FILE* _Stream
) {
    printf("[call %s]\n", __FUNCTION__);
    return 0;
}
void test_hook_jmp64()
{
    // 判断偏移是否满足32位
    int64_t offset = xx_get_offset(&fclose, &my_fclose);
    bool need_far_jmp = xx_int32_overflow(offset);
    printf("need_far_jmp=%u \n", need_far_jmp);
    
    // 修改被hook函数内存属性为可写
    xx_mem_unprotect(&fclose, 1024);
    // 借助ret汇编指令实现64位跳转
    xx_setjmp64(&fclose, &my_fclose);
    // 测试一下
    fclose(nullptr);
}
int main()
{
    printf("\n\n======test_hook_jmp64=================\n");
    test_hook_jmp64();
}

执行结果屏幕输出

======test_hook_jmp64=================
need_far_jmp=1
[call my_fclose]
need_far_jmp=1代表需要“大跳”。

如何判断是否需要大跳

判断时，计算原函数和跳转函数的偏移，是否在int32的范围即可。

// ret：是否超过int32范围
static bool xx_int32_overflow(int64_t val) {
  return val < INT32_MIN || val > INT32_MAX;
}

64位大跳实现
实现时借助ret汇编指令。先说说ret汇编指令，在正常函数调用时，会先将返回地址入栈，等函数执行完后再调用ret指令完成返回地址出栈+跳转。

实现64位跳转时，先把要跳转的地址入栈，然后再调用ret指令实现跳转。

先看一下修改后，原函数的汇编代码：

00007FF97A2596A0 68 D0 10 A0 BE       push        0FFFFFFFFBEA010D0h  
00007FF97A2596A5 C7 44 24 04 F7 7F 00 00 mov         dword ptr [rsp+4],7FF7h  
00007FF97A2596AD C3                   ret
push+mov指令负责把地址压栈，ret指令负责跳转。

代码实现部分

首先也是汇编指令辅助类，这里需要3个push、mov、ret。每个辅助类还是有write和size两个接口。

// PUSH imm32
class push_imm32
{
public:
  struct asm_cmd {
    uint8_t  opcode_;
    uint32_t imm32_;
  };

  static void write(void* cmd_addr, uint32_t imm32) {
    auto* cmd = (asm_cmd*)cmd_addr;
    cmd->opcode_ = 0x68;//jmp
    cmd->imm32_ = imm32;
  }


  static uint8_t size() { return sizeof(asm_cmd); }
};
// mov dword ptr[rsp + offset],imm32
class mov_rsp_ptr_imm32
{
public:
  struct asm_cmd {
    uint8_t  opcode_;
    uint8_t  para1_;
    uint8_t  reg_type_;
    int8_t  offset_;
    uint32_t imm32_;
  };
  static void write(void* cmd_addr, int8_t off, uint32_t imm32) {
    auto* cmd = (asm_cmd*)cmd_addr;
    cmd->opcode_ = 0xc7;//mov
    cmd->para1_ = 0x44;// to reg ptr
    cmd->reg_type_ = 0x24;//rsp
    cmd->offset_ = off;
    cmd->imm32_ = imm32;
  }
  static uint8_t size() { return sizeof(asm_cmd); }
};


// ret
class ret
{
public:
  struct asm_cmd {
    uint8_t  opcode_;
  };

  static void write(void* cmd_addr) {
    auto* cmd = (asm_cmd*)cmd_addr;
    cmd->opcode_ = 0xc3;
  }

  static uint8_t size() { return sizeof(asm_cmd); }
};

写入这3条汇编，代码如下：

// 写入汇编，64bit位移跳转利用ret来跳转
// ret 14(修改14 byte)
static uint32_t xx_setjmp64(void* src, void* dst) {
  char* cmd_addr = (char*)src;

  push_imm32::write(cmd_addr, (uint32_t)(uintptr_t)dst);
  cmd_addr += push_imm32::size();

  mov_rsp_ptr_imm32::write(cmd_addr, 4, (uint32_t)(((uintptr_t)dst) >> 32));
  cmd_addr += mov_rsp_ptr_imm32::size();

  ret::write(cmd_addr);
  return push_imm32::size() + mov_rsp_ptr_imm32::size() + ret::size();
}

现在，我们的hook库支持功能如下：

• 32位跳转
• 64位跳转

为了方便使用，封装了一个xx_setjmp函数，自动判断偏移量，选择合适的跳转方式，代码如下：

// 写入汇编，自动判断偏移选择适合汇编指令
// ret 修改字节数
static uint32_t xx_setjmp(void* src, void* dst) {
  // 64bit system，check jmp32 ok.
  int64_t dis = xx_get_jmp32_offset(src, dst);
  if (xx_int32_overflow(dis))
    return xx_setjmp64(src, dst);
  else
    return xx_setjmp32(src, dst);
}

场景三：使用跳板，跳回原函数

前两个场景都没有调用原函数，如果想调用原函数怎么做呢？例如实现监控程序，跳转函数中记录函数参数，然后再调用原函数。直接调用原函数是不行的，会再次跳转到跳转函数。

我们先看一下demo，模拟监控功能，记录函数调用参数后，借助“跳板”执行原逻辑。

//test_trampoline
///////////////////////////////////////////////////////////
char xx_trampoline[1024];
int sum(int a,int b)
{
    return a + b;
}
int mysum(int a, int b)
{
    printf("[call %s]!a=%d,b=%d\n", __FUNCTION__,a,b);
    //typedef int(sum_func_t)(int, int);
    //sum_func_t *f = (sum_func_t*)((char*)xx_trampoline);
    // 执行原逻辑
    auto ori_func = xx_trampoline_to_func(&sum, xx_trampoline);
    return (*ori_func)(a, b);;
}

void test_trampoline() 
{
    // 制作跳板
    xx_mem_unprotect(xx_trampoline,1024);
    xx_make_trampoline(&sum, xx_trampoline, 4+4);
    // hook
    xx_mem_unprotect(&sum, 1024);
    xx_setjmp(&sum, &mysum);
    // test
    int a = sum(1, 2);
    printf("a=%u\n",a);
}
int main()
{
    printf("\n\n======test_trampoline=================\n");
    test_trampoline();
}

执行结果屏幕输出

======test_trampoline=================
[call mysum]!a=1,b=2
a=3

如何制作跳板？例如hook时破坏了原函数的前3条汇编指令，那么hook前需要申请一块内存把前3条指令复制过去，然后再跳转到原函数第四条指令，这块内存就是所谓的跳板。

跳板需要复制多少代码
复制汇编代码时，是以汇编指令为单位来复制的，不能修改了5字节，就复制5字节，那样有可能复制到半条指令。究竟复制多少字节呢？好多hook库都内嵌了一个反汇编引擎，自动判断需要拷贝条数，本文为了让大家更深入理解，决定人工计算，通过参数指定拷贝字节数。

首先先判断原函数需要修改多少字节（使用32位跳转还是64位跳转），xx_setjmp 的返回值是修改字节数，就是为了这里使用。我们的demo是修改5字节。

// 写入汇编，自动判断偏移选择适合汇编指令
// ret 修改字节数
static uint32_t xx_setjmp(void* src, void* dst)


然后观察原函数汇编代码

int sum(int a,int b)
{
00007FF728C411F0 89 54 24 10          mov         dword ptr [b],edx  
00007FF728C411F4 89 4C 24 08          mov         dword ptr [a],ecx  
00007FF728C411F8 8B 44 24 10          mov         eax,dword ptr [b]  
00007FF728C411FC 8B 4C 24 08          mov         ecx,dword ptr [a]

最少修改5字节 ，完整指令，所以需要复制2条指令，4+4=8字节。

复制代码+跳回去
制作跳板比较简单，复制代码后面跟着跳转语句跳回原函数。

// 制作跳板，hook以后再跳回去
// ret:跳板长度
static uint32_t xx_make_trampoline(void* src, void* trampoline, uint32_t copy_len) {
  memcpy(trampoline, src, copy_len);
  return copy_len + xx_setjmp((char*)trampoline + copy_len,(char*)src + copy_len);
}

调用前，别忘了给跳板内存增加可执行属性！

    // 制作跳板
    xx_mem_unprotect(xx_trampoline,1024);
    xx_make_trampoline(&sum, xx_trampoline, 4+4);

现在，我们的hook库支持功能如下：

• 32位跳转
• 64位跳转
• 跳板功能

场景四：跳板偏移修复

上个场景中，跳板直接复制原函数代码就行了，不过有时复制来的代码确是错的，例如下面这个demo，我们看一下

bool g_ready = true;
char xx_trampoline2[1024];


void flag_print() {
    if (g_ready) {
        printf("[call %s]!ready\n",__FUNCTION__);
    }
    else {
        printf("[call %s]!not ready\n", __FUNCTION__);
    }
}


void my_flag_print() {
    printf("[call %s]!\n", __FUNCTION__);
    auto ori = xx_trampoline_to_func(&flag_print, xx_trampoline2);
    (*ori)();
}
void test_trampoline_relocation() {
    // 制作跳板
    xx_mem_unprotect(xx_trampoline2, 1024);
    xx_make_trampoline(&flag_print, xx_trampoline2, 4 + 7);
    // 跳板偏移重定位
    xx_reloc_offset(&flag_print, xx_trampoline2, 4 + 3 );

    xx_setjmp(&flag_print, &my_flag_print);
    flag_print();
}

什么时候跳板需要重定位？

我们在第25行执行了偏移重定位，我们看一下重定位之前的原函数和跳板函数的汇编指令。

原函数

void flag_print() {
00007FF635091070 48 83 EC 28          sub         rsp,28h  
00007FF635091074 0F B6 05 85 3F 00 00 movzx       eax,byte ptr [g_ready (07FF635095000h)]  

跳板

00007FF635095450 48 83 EC 28          sub         rsp,28h  
00007FF635095454 0F B6 05 85 3F 00 00 movzx       eax,byte ptr [7FF6350993E0h]  
00007FF63509545B E9 1B BC FF FF       jmp         flag_print+0Bh (07FF63509107Bh)

大家发现没有，第二条指令，字节是一样的，但是指令不同！

原函数

00007FF635091074 0F B6 05 85 3F 00 00 movzx       eax,byte ptr [g_ready (07FF635095000h)]  
跳板
00007FF635095454 0F B6 05 85 3F 00 00 movzx       eax,byte ptr [7FF6350993E0h]

因为这条mov汇编指令使用的是相对偏移，指令所在位置不同，绝对地址就不同，大家可以回想一下前面的jmp指令。这种参数是偏移量的指令，就需要重定位。

以后我们会内嵌一个反汇编引擎，查表可以判断是否需要重定位，不用肉眼看了。

重定位概念很有用，以后手动加载dll或内存完整性校验时也会提到。

重定位过程
首先通过原函数计算绝对地址，然后根据跳板地址计算偏移。

// 偏移重定位,从src+val_offset获取绝对addr，写入trampoline+val_offset
// val_offset:偏移的位移
static bool xx_reloc_offset(void* src, void* trampoline, uint32_t val_offset)
{
  // 获取绝对地址
  int32_t* src_offset = (int32_t*)((char*)src + val_offset);
  char* src_next_cmd = (char*)src + val_offset + sizeof(int32_t);
  char* real_addr = src_next_cmd + *src_offset;


  // 判断trampoline相对于绝对地址的偏移是否超过int32
  char* tra_next_cmd = (char*)trampoline + val_offset + sizeof(int32_t);
  int64_t tra_offset_val = xx_get_offset(tra_next_cmd,real_addr);
  if (xx_int32_overflow(tra_offset_val)) {
    return false;
  }


  // trampoline重定位
  int32_t* tra_offset = (int32_t*)((char*)trampoline + val_offset);
  *tra_offset = (int32_t)tra_offset_val;
  return true;
}

至此，我们的hook库功能基本齐全，可以用了。支持功能如下：

• 32位跳转
• 64位跳转
• 跳板功能
• 跳板偏移重定位

接下来会介绍远程线程注入、然后配合inlinehook去观察其它软件如何工作。

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