android hook 框架 libinject 如何实现so注入

前面两篇

android hook 框架 libinject2 简介、编译、运行

android hook 框架 libinject2 如何实现so注入  

实际运行并分析了 Android中的so注入(inject)和挂钩(hook) - For both x86 and arm 这个博客给出了 libinject 改进版的代码。

今天分析一下古河大神原始的 libinject 的源码，libinject2 与 原始的 libinject 大部分代码是一致的，各种 ptrace 的封装函数基本照抄，但有一点很不一样，古河的 libinject 在执行so注入及执行注入的so内的hook函数时，是将一连串的函数构造成一块统一的 shellcode ，然后整块shellcode 写入目标进程 mmap 出来的一块地址，设置目标进程寄存器，一次性调用。 而 libinject2 是分开多次设置目标进程的内存和寄存器，并多次调用实现同样的效果。从代码可读性看，libinject2 更清晰易懂。这一篇文章只分析两者不同的部分。

首先，shellcode 代码写在一个单独的汇编文件里， shellcode.s  , 将需要在目标进程执行的 dlopen,dlsym,dlclose, 及hook函数都先用汇编写好，各个函数的真实地址和参数的真实值由 inject.c 里的函数动态指定，这份汇编会与 inject.c 编译后的汇编链接在一起

.global _dlopen_addr_s
.global _dlopen_param1_s
.global _dlopen_param2_s

.global _dlsym_addr_s
.global _dlsym_param2_s

.global _dlclose_addr_s

.global _inject_start_s
.global _inject_end_s

.global _inject_function_param_s

.global _saved_cpsr_s
.global _saved_r0_pc_s

.data

_inject_start_s:
        @ debug loop
3:
        @sub r1, r1, #0
        @B 3b

        @ dlopen
        ldr r1, _dlopen_param2_s
        ldr r0, _dlopen_param1_s
        ldr r3, _dlopen_addr_s
        blx r3
        subs r4, r0, #0
        beq     2f

        @dlsym
        ldr r1, _dlsym_param2_s
        ldr r3, _dlsym_addr_s
        blx r3
        subs r3, r0, #0
        beq 1f

        @call our function
        ldr r0, _inject_function_param_s
        blx r3
        subs r0, r0, #0
        beq 2f

1:
        @dlclose
        mov r0, r4
        ldr r3, _dlclose_addr_s
        blx r3

2:
        @restore context            
        ldr r1, _saved_cpsr_s
        msr cpsr_cf, r1
        ldr sp, _saved_r0_pc_s
        ldmfd sp, {r0-pc}

_dlopen_addr_s:
.word 0x11111111

_dlopen_param1_s:
.word 0x11111111

_dlopen_param2_s:
.word 0x2

_dlsym_addr_s:
.word 0x11111111

_dlsym_param2_s:
.word 0x11111111

_dlclose_addr_s:
.word 0x11111111

_inject_function_param_s:
.word 0x11111111

_saved_cpsr_s:
.word 0x11111111

_saved_r0_pc_s:
.word 0x11111111

_inject_end_s:

.space 0x400, 0

.end

这里插入一下，怎么在android里使用这份代码呢，仍然是新建一个module,然后 Android.mk 如下：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := inject
LOCAL_SRC_FILES := ../inject.c ../shellcode.s
LOCAL_ARM_MODE := arm
LOCAL_CFLAGS := -g
include $(BUILD_EXECUTABLE)

在Android.mk文件目录下执行 ndk-build 即可

libinject 的注入过程如下：

int inject_remote_process( pid_t target_pid, const char *library_path, const char *function_name, void *param, size_t param_size )
{
        int ret = -1;
        void *mmap_addr, *dlopen_addr, *dlsym_addr, *dlclose_addr;
        void *local_handle, *remote_handle, *dlhandle;
        uint8_t *map_base;

        struct pt_regs regs, original_regs;
        extern uint32_t _dlopen_addr_s, _dlopen_param1_s, _dlopen_param2_s, _dlsym_addr_s, 
                        _saved_cpsr_s, _saved_r0_pc_s; // shellcode.s 汇编代码定义的变量


        long parameters[10];

        DEBUG_PRINT( "[+] Injecting process: %d
", target_pid );

         if ( ptrace_attach( target_pid ) == -1 )
              return EXIT_SUCCESS;

if ( ptrace_getregs( target_pid, &regs ) == -1 )
                goto exit;

        /* save original registers */
        memcpy( &original_regs, &regs, sizeof(regs) ); // 第一步，attach目标进程，并保留注入前的寄存器状态

        mmap_addr = get_remote_addr( target_pid, "/system/lib/libc.so", (void *)mmap );

        /* call mmap */
        parameters[0] = 0;      // addr
        parameters[1] = 0x4000; // size
        parameters[2] = PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC;  // prot
        parameters[3] =  MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE; // flags
        parameters[4] = 0; //fd
        parameters[5] = 0; //offset

        DEBUG_PRINT( "[+] Calling mmap in target process.
" );

         if ( ptrace_call( target_pid, (uint32_t)mmap_addr, parameters, 6, &regs ) == -1 )
            goto exit;

if ( ptrace_getregs( target_pid, &regs ) == -1 )
                goto exit;

        map_base = (uint8_t *)regs.ARM_r0; // 第二步，在目标进程执行 mmap 分配一块内存

        dlopen_addr = get_remote_addr( target_pid, linker_path, (void *)dlopen );
        dlsym_addr = get_remote_addr( target_pid, linker_path, (void *)dlsym );
        dlclose_addr = get_remote_addr( target_pid, linker_path, (void *)dlclose );

        remote_code_ptr = map_base + 0x3C00;
        local_code_ptr = (uint8_t *)&_inject_start_s; // 本进程 shellcode 的起始地址

        _dlopen_addr_s = (uint32_t)dlopen_addr;
        _dlsym_addr_s = (uint32_t)dlsym_addr;
        _dlclose_addr_s = (uint32_t)dlclose_addr; //第三步，获取目标进程 dlopen,dlsym,dlclose函数地址并赋值给汇编文件定义的变量


        code_length = (uint32_t)&_inject_end_s - (uint32_t)&_inject_start_s;
        dlopen_param1_ptr = local_code_ptr + code_length + 0x20;
        dlsym_param2_ptr = dlopen_param1_ptr + MAX_PATH;
        saved_r0_pc_ptr = dlsym_param2_ptr + MAX_PATH;
        inject_param_ptr = saved_r0_pc_ptr + MAX_PATH; // 设置dlopen,dlsym等函数的参数相对于汇编代码起始地址的地址

         strcpy( dlopen_param1_ptr, library_path );
        _dlopen_param1_s = REMOTE_ADDR( dlopen_param1_ptr, local_code_ptr, remote_code_ptr );

/* dlopen parameter 1: library name */
        DEBUG_PRINT( "[+] _dlopen_param1_s: %x
", _dlopen_param1_s );

        /* dlsym parameter 2: function name */
        strcpy( dlsym_param2_ptr, function_name );
        _dlsym_param2_s = REMOTE_ADDR( dlsym_param2_ptr, local_code_ptr, remote_code_ptr );
        DEBUG_PRINT( "[+] _dlsym_param2_s: %x
", _dlsym_param2_s );

        /* saved cpsr */
        _saved_cpsr_s = original_regs.ARM_cpsr;

        /* saved r0-pc */
        memcpy( saved_r0_pc_ptr, &(original_regs.ARM_r0), 16 * 4 ); // r0 ~ r15
        _saved_r0_pc_s = REMOTE_ADDR( saved_r0_pc_ptr, local_code_ptr, remote_code_ptr );
        DEBUG_PRINT( "[+] _saved_r0_pc_s: %x
", _saved_r0_pc_s );

        /* Inject function parameter */
        memcpy( inject_param_ptr, param, param_size );
        _inject_function_param_s = REMOTE_ADDR( inject_param_ptr, local_code_ptr, remote_code_ptr );
        DEBUG_PRINT( "[+] _inject_function_param_s: %x
", _inject_function_param_s );//第四步，计算要执行的 dlopen,dlsym函数及参数在目标进程内相对于前面mmap出来的地址的地址

        DEBUG_PRINT( "[+] Remote shellcode address: %x
", remote_code_ptr );
        ptrace_writedata( target_pid, remote_code_ptr, local_code_ptr, 0x400 );//第五步： 将整块shellcode代码写入目标进程的内存

        memcpy( &regs, &original_regs, sizeof(regs) );
        regs.ARM_sp = (long)remote_code_ptr;
        regs.ARM_pc = (long)remote_code_ptr; 
        ptrace_setregs( target_pid, &regs ); // 第六步，修改目标进程的栈顶指针 sp 执行shellcode 的初始位置，且设置pc寄存器也指向这个位置
        ptrace_detach( target_pid ); // 第七步，detach目标进程，目标进程接下去会开始执行shellcode

        // inject succeeded
        ret = 0;

exit:
        return ret;
}

我们看到，libinject 没有将 original_regs 恢复到目标进程的ptrace 操作，其实shellcode里执行完hook函数后，最后会执行  @restore context   的代码，这几句就是恢复寄存器状态的

到目前为止，一共分析了3份so注入代码，前两份为：

android hook 框架 ADBI 如何实现so注入

android hook 框架 libinject2 如何实现so注入

对比一下，

首先，3份注入代码原理是一样的，都是利用ptrace系统调用，获取目标进程寄存器，在目标进程调用dlopen/dlsym等动态库函数实现在目标进程加载指定的so, 加载之后执行挂钩函数时，hijack 利用  __attribute__ ((constructor)) 函数属性实现自动执行，libinject/libinject2 还是通过寄存器ptrace操作执行函数。

其次，古河的libinject和adbi的hijack都是事先构造一片‘shellcode’，再块拷贝到目标进程地址空间（先操作目标进程寄存器调用mmap分配一块），然后再执行这块预先构造好的‘shellcode’，不同是libinject 是用汇编代码构造，hijack是写在一个数组里。libinject2在实现注入时，将上述shellcode分成多次的 ptrace 调用，代码可读性更高，逻辑更清晰

最后，libinject/libinject2只是提高了注入的实现，没有挂钩的实现。 adbi 项目还提供了挂钩框架的实现