Linux下HOOK动态链接库中API的方法

2012年，我写了一篇介绍Windows系统下Ring3层API的hook方案——《一种注册表沙箱的思路、实现——Hook Nt函数》，其在底层使用了微软的Detours库。5年后，我又遇到这么一个问题，但是系统变成了Linux。我最开始的想法是找一个Linux下的Detours库，于是找到了subhook。其原理是：修改被Hook函数起始地址处的汇编代码，让执行流程跳到我们定义的函数中。但是在实际使用中，我发现通过该库调用原始函数有错误——地址违例，导致进程崩溃，所以最终放弃了subhook的方案。（转载请指明出于breaksoftware的csdn博客）

        后来发现，Linux用户层Hook非常简单。我们只要定义一个和被Hook的API相同名称、参数、返回值的函数即可。比如我们需要Hook获取用户UID的函数getuid(原来是在libc.so中实现的)，则需要定义如下函数：

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1. uid_t getuid(void) {  
2.     return 800;  
3. }  

        我们在main函数中调用之

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1. int main() {  
2.     printf("get_uid:%d\n", getuid());  
3. }  

        函数返回

        我使用work账户登录的，其真实uid是502。而我们重写了程序中的getuid，则返回的是我们“指定”的800。

        如果我们希望在被hook中的函数中调用原始函数，怎么做呢？这儿有个比较尴尬的问题，那就是我们定义的getuid地址将对应于符号getuid，那么原始的getuid（以后称libc中的getuid）地址将对应什么符号？我们怎么找到它？

        可以想象libc中的getuid对应的符号不会因为我们的程序而被改变，那么就意味着程序运行中，将有两个getuid。事实也的确如此。

        第一个getuid就是我们重定义的hook的函数体，第二个是动态链接库libc.so中的。于是我们在重定义的函数体中，使用

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1. dlsym(RTLD_NEXT, "getuid")  

        就可以获得原始的函数地址。

        所以这种方案的精髓就是RTLD_NEXT参数。我们看下dlsym函数参数的说明：

        There are two special pseudo-handles, RTLD_DEFAULT and RTLD_NEXT. The former will find the first occurrence of the desired symbol using the default library search order. The latter will find the next occurrence of a function in the search order after the current library. This allows one to provide a wrapper around a function in another shared library.
        这段文字意思是：在默认的库查找顺序下，RTLD_DEFAULT是用于查找第一个符号匹配的函数地址，RTLD_NEXT是用于查找第二个符号匹配的函数地址。这种方式就提供了一种针对动态链接库中函数替换的功能。

        以我们例子，RTLD_DEFAULT将找到我们自己定义的getuid，而RTLD_NEXT将找到libc.so中的。
        为了方便使用这种方式，我封装了相关调用

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1. #ifndef HOOK_BASE  
2. #define HOOK_BASE  
3.   
4. #ifndef _GNU_SOURCE  
5. #define _GNU_SOURCE  
6. #endif  
7.   
8. #include <dlfcn.h>  
9.   
10. #define HOOK_FUNC_TEMPLATE(function_name) function_name##_func_t  
11.   
12. #define HOOK_FUNC_ORI_NAME(function_name) function_name##_ori  
13.   
14. #define HOOK_FUNC_INIT(function_name) static HOOK_FUNC_TEMPLATE(function_name) HOOK_FUNC_ORI_NAME(function_name);  
15.   
16. #define HOOK_FUNC(function_name) \  
17.     if (!HOOK_FUNC_ORI_NAME(function_name)) {\  
18.         HOOK_FUNC_ORI_NAME(function_name) = (HOOK_FUNC_TEMPLATE(function_name)) dlsym(RTLD_NEXT, #function_name);\  
19.     }\  
20.   
21. #define ORIGINAL_FUNC(function_name) ((HOOK_FUNC_TEMPLATE(function_name)) HOOK_FUNC_ORI_NAME(function_name))  
22.   
23. #endif  

        我们只要关注HOOK_FUNC_INIT、HOOK_FUNC和ORIGINAL_FUNC三个宏。HOOK_FUNC_INIT方法声明了一个全局函数指针变量，其在HOOK_FUNC宏中被指定为被HOOK函数的原始地址。ORIGINAL_FUNC则是将这个指针进行类型转换，从而方便调用。

        下一步我们要定义被HOOK的函数的类型

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1. #ifndef HOOK_DEF  
2. #define HOOK_DEF  
3.   
4. #include "hook_base.h"  
5. #include <stdio.h>  
6. #include <sys/types.h>  
7. #include <unistd.h>  
8.   
9. typedef uid_t (*HOOK_FUNC_TEMPLATE(getuid))(void);  
10. #endif  

        然后重定义我们要HOOK的函数

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1. #include "hook_def.h"  
2. #include <stdio.h>  
3. #include <sys/types.h>  
4.   
5. HOOK_FUNC_INIT(getuid);  
6.   
7. uid_t getuid(void) {  
8.     HOOK_FUNC(getuid);  
9.     int uid = ORIGINAL_FUNC(getuid)();  
10.     printf("getuid original:%d\n", uid);  
11.     return 800;  
12. }  

        这段代码，我们先调用原始的getuid函数，并打印出它的值。最后才返回一个我们定义的值——800。

        在main函数中，我们只调用getuid。并使用 gcc src/*.c -ldl -o main 编译

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print?

1. #include <stdio.h>  
2. #include <unistd.h>  
3. #include <sys/types.h>  
4. #include "hook_def.h"  
5.   
6. int main() {  
7.     printf("get_uid:%d\n", getuid());  
8.     return 0;  
9. }  

        其返回结果如下