一步一步走進Linux HOOK API

最近我查閱很多參考資料.發現對於講述Linux HOOK API的資料是很少,讓我們這些新人難以去走進Linux HOOK大門.在這裡我將全面的講述Linux HOOK API的全部實現過程,這個過程中我也遇到很多坎坷,所以在這麼寫下這份教程.讓大家都來進入HOOK的神秘世界.

不要認為HOOK API是windows的專利(PS.其實我以前就是這麼認為的.哈哈....),其實在Linux中也有HOOK API這樣的技術,只是實現起來相對比較麻煩,首先今天主要帶大家認識的是ELF文件,在Linux中,ELF文件主要是應用在可執行文件,重定位文件,可執行文件動態連接庫。首先來看一下ELF Head的定義:

PS.我們這裡主要針對的是32位平台.有關64位平台相關定義請參閱/usr/include/elf.h

1. #define EI_NIDENT (16)   
2.   
3.   
4. typedef struct  
5.   
6. {  
7.   
8.   unsigned char e_ident[EI_NIDENT]; /* Magic number and other info */  
9.   
10.   Elf32_Half e_type; /* Object file type */  
11.   
12.   Elf32_Half e_machine; /* Architecture */  
13.   
14.   Elf32_Word e_version; /* Object file version */  
15.   
16.   Elf32_Addr e_entry; /* Entry point virtual address */  
17.   
18.   Elf32_Off e_phoff; /* Program header table file offset */  
19.   
20.   Elf32_Off e_shoff; /* Section header table file offset */  
21.   
22.   Elf32_Word e_flags; /* Processor-specific flags */  
23.   
24.   Elf32_Half e_ehsize; /* ELF header size in bytes */  
25.   
26.   Elf32_Half e_phentsize; /* Program header table entry size */  
27.   
28.   Elf32_Half e_phnum; /* Program header table entry count */  
29.   
30.   Elf32_Half e_shentsize; /* Section header table entry size */  
31.   
32.   Elf32_Half e_shnum; /* Section header table entry count */  
33.   
34.   Elf32_Half e_shstrndx; /* Section header string table index */  
35.   
36. } Elf32_Ehdr;  

e_ident: 這個成員,是ELF文件的第一個成員,該成員是個數字,根據上面的宏可以看出,這個程序是個16字節的數據.該成員的前4個字節依次是 0x7F,0x45,0x4c,0x46,也 就是"\177ELF"。這是ELF文件的標志，任何一個ELF文件這四個字節都完全相同。

為了讓我們更方便的使用ELF數據在elf.h中對上述數據進行了宏定義.如下:

1. #define EI_MAG0 0 /* File identification byte 0 index */   
2.   
3. #define ELFMAG0 0x7f /* Magic number byte 0 *   
4.   
5. #define EI_MAG1 1 /* File identification byte 1 index */   
6.   
7. #define ELFMAG1 'E' /* Magic number byte 1 */   
8.   
9. #define EI_MAG2 2 /* File identification byte 2 index */   
10.   
11. #define ELFMAG2 'L' /* Magic number byte 2 */   
12.   
13. #define EI_MAG3 3 /* File identification byte 3 index */   
14.   
15. #define ELFMAG3 'F' /* Magic number byte 3 */   
16.   
17. /* Conglomeration of the identification bytes, for easy testing as a word.  */  
18.   
19. #define ELFMAG "\177ELF"   
20.   
21. #define SELFMAG 4  

第四個字節表示ELF格式,1:32位2:64位

1. #define EI_CLASS 4 /* File class byte index */   
2.   
3. #define ELFCLASSNONE 0 /* Invalid class */   
4.   
5. #define ELFCLASS32 1 /* 32-bit objects */   
6.   
7. #define ELFCLASS64 2 /* 64-bit objects */   
8.   
9. #define ELFCLASSNUM 3  

第五個字節表示數據編碼格式,1:小端模式 2:大端模式

1. #define EI_DATA 5 /* Data encoding byte index */   
2.   
3. #define ELFDATANONE 0 /* Invalid data encoding */   
4.   
5. #define ELFDATA2LSB 1 /* 2's complement, little endian */   
6.   
7. #define ELFDATA2MSB 2 /* 2's complement, big endian */   
8.   
9. #define ELFDATANUM 3  

第六個字節表示文件版本,該值目前必須為1

1. #define EV_CURRENT 1 /* Current version */  

第七個字節表示操作系統標識:

1. #define EI_OSABI 7 /* OS ABI identification */   
2.   
3. #define ELFOSABI_NONE 0 /* UNIX System V ABI */   
4.   
5. #define ELFOSABI_SYSV 0 /* Alias.  */   
6.   
7. #define ELFOSABI_HPUX 1 /* HP-UX */   
8.   
9. #define ELFOSABI_NETBSD 2 /* NetBSD.  */   
10.   
11. #define ELFOSABI_LINUX 3 /* Linux.  */   
12.   
13. #define ELFOSABI_SOLARIS 6 /* Sun Solaris.  */   
14.   
15. #define ELFOSABI_AIX 7 /* IBM AIX.  */   
16.   
17. #define ELFOSABI_IRIX 8 /* SGI Irix.  */   
18.   
19. #define ELFOSABI_FREEBSD 9 /* FreeBSD.  */   
20.   
21. #define ELFOSABI_TRU64 10 /* Compaq TRU64 UNIX.  */   
22.   
23. #define ELFOSABI_MODESTO 11 /* Novell Modesto.  */   
24.   
25. #define ELFOSABI_OPENBSD 12 /* OpenBSD.  */   
26.   
27. #define ELFOSABI_ARM 97 /* ARM */   
28.   
29. #define ELFOSABI_STANDALONE 255    
30.   
31. /*Standalone(embedded) application */  

第八個字節表示ABI版本

1. #define EI_ABIVERSION 8 /* ABI version */  

第九個字節表示e_ident中從哪開始之後未使用.

1. #define EI_PAD 9 /* Byte index of padding bytes */  

e_type:          這個成員是ELF文件的類型:

                         1:表示此文件是重定位文件.

                         2:表示可執行文件.

                         3:表示此文件是一個動態連接庫。

e_machine:       這個成員表示機器版本.具體定義參與elf.h (篇幅問題,太長了)

e_version:          這個成員表示ELF文件版本,為 1

e_entry:              這個成員表示可執行文件的入口虛擬地址。此字段指出了該文件中第一條可執 行機器指令在進程被正確加載後的內存地址！ELF可執行文件只能被加載到固定位 置.

e_phoff:             這個成員表示程序頭(Program Headers)在ELF文件中的偏移量。如果程序頭 不存在此值為0。

e_shoff:             這個成員表示節頭(Section Headers:)在ELF文件中的偏移量。如果節頭不存 在此值為0。

e_flags:             這個成員表示處理器標志.

e_ehsize:          這個成員描述了“ELF頭”自身占用的字節數。

e_phentsize:    該成員表示程序頭中的每一個結構占用的字節數。程序頭也叫程序頭表，可以 被看做一個在文件中連續存儲的結構數組，數組中每一項是一個結構，此字段 給出了這個結構占用的字節大小。

e_phoff:             指出程序頭在ELF文件中的起始偏移。

e_phnum:        此字段給出了程序頭中保存了多少個結構。如果程序頭中有3個結構則程序頭 在文件中占用了3×e_phentsize個字節的大小。

e_shentsize:   節頭中每個結構占用的字節大小。節頭與程序頭類似也是一個結構數組，關於 這兩個結構的定義將分別在講述程序頭和節頭的時候給出。

e_shnum:        節頭中保存了多少個結構。

e_shstrndx:     這是一個整數索引值。節頭可以看作是一個結構數組，用這個索引值做為此數 組的下標，它在節頭中指定的一個結構進一步給出了一個“字符串表”的信息，而這 個字符串表保存著節頭中描述的每一個節的名稱，包括字符串表自己也是其中的一 個節。

示例代碼:

1. #include <unistd.h>   
2. #include <elf.h>   
3. #include <fcntl.h>   
4. #include <stdio.h>   
5. #include <string.h>   
6. #include <stdlib.h>   
7. #include <sys/mman.h>   
8. #include <sys/types.h>   
9. #include <sys/stat.h>   
10.   
11. int     g_File      = 0;  
12. void    *g_pData    = NULL;  
13.   
14. void * Map(char* szFileName)  
15. {  
16.     g_File = open(szFileName, O_RDWR);    
17.     if (g_File < 0)     
18.     {     
19.         g_File = 0;    
20.         return NULL;     
21.     }    
22.     struct stat status;    
23.     fstat(g_File, &status);    
24.   
25.     g_pData = mmap(0, status.st_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, g_File, 0);    
26.     if (MAP_FAILED != g_pData) {  
27.         return g_pData;  
28.     }    
29.     
30.     close(g_File);    
31.     g_pData = NULL;    
32.     g_File = 0;    
33.     return NULL;    
34. }  
35.       
36. void displayEhdr(Elf32_Ehdr *ehdr)  
37. {  
38.     printf("Magic:");  
39.     int i = 0;  
40.     for(i = 0; i < EI_NIDENT;i++){  
41.         printf(" %02x",ehdr->e_ident[i]);  
42.     }  
43.     printf("\n");  
44.     printf("Version:            0x%x\n",ehdr->e_version);  
45.     printf("Entry point address:        0x%x\n",ehdr->e_entry);  
46.     printf("Start of program headers:   %d (bytes into file)\n",ehdr->e_phoff);  
47.     printf("Start of section headers:   %d (bytes into file)\n",ehdr->e_shoff);  
48.     printf("Flags:              %d\n",ehdr->e_flags);  
49.     printf("Size of this header:        %d (bytes)\n",ehdr->e_ehsize);  
50.     printf("Size of program headers:    %d (bytes)\n",ehdr->e_phentsize);  
51.     printf("Number of program headers:  %d\n",ehdr->e_phnum);  
52.     printf("Size of section headers:    %d (bytes)\n",ehdr->e_shentsize);  
53.     printf("Number of section headers:  %d\n",ehdr->e_shnum);  
54.     printf("Section header string table index:  %d\n",ehdr->e_shstrndx);  
55. }  
56.   
57. int main(int argc,char *argv[])  
58. {  
59.     if(argc != 2){  
60.         printf("parameter error\n");  
61.         exit(0);  
62.     }  
63.     Elf32_Ehdr *ehdr = (Elf32_Ehdr *)Map(argv[1]);  
64.     if(ehdr == NULL){  
65.         perror("Map Error\n");  
66.         exit(0);  
67.     }  
68.     displayEhdr(ehdr);  
69. }