FishHook的简单使用以及底层剖析

HOOK概述

HOOK,中文译为“挂钩”或“钩子”。在iOS逆向中是指改变程序运行流程的一种技术。通过hook可以让别人的程序执行自己所写的代码。在逆向中经常使用这种技术。

HOOK示意图


图1

iOS中HOOK技术的几种方式

1.Method Swizzel

利用OC的Runtime特性,动态改变SEL(方法编号)和IMP(方法实现)的对应关系,达到OC方法调用流程改变的目的。主要用于OC方法。

在OC中,SEL 和 IMP 之间的关系,就好像一本书的“目录”。SEL是方法编号,就像“标题”一样。IMP是方法实现的真实地址,就像“页码”一样(图2)。他们是一一对应的关系。Runtime提供了交换两个SEL和IMP对应关系的函数(图3)。通过这个函数交换两个SEL和IMP对应关系的技术,我们称之为MethodSwizzle(方法欺骗)。


图2


图3

2.Cydia Substrate

Cydia Substrate 原名为 Mobile Substrate ,它的主要作用是针对OC方法、C函数以及函数地址进行HOOK操作。当然它并不是仅仅针对iOS而设计的,安卓一样可以用。官方地址:http://www.cydiasubstrate.com/。顾名思义用于HOOK。它定义一系列的宏和函数,底层调用objc的runtime和fishhook来替换系统或者目标应用的函数,其中有两个函数:

MSHookMessageEx    主要作用于Objective-C方法voidMSHookMessageEx(Class class, SEL selector, IMPreplacement, IMP result)。

MSHookFunction  主要作用于C和C++函数voidMSHookFunction(voidfunction,void* replacement,void** p_original) , Logos语法的%hook 就是对此函数做了一层封装。

3.fishhook

它是Facebook提供的一个动态修改链接mach-O文件的工具。利用MachO文件加载原理,通过修改懒加载和非懒加载两个表的指针达到C函数HOOK的目的。学习fishHook原理,需要了解MatchO相关知识MachO相关知识以及Dyld加载原理dyld简介及加载过程分析

1.下载fishHook源码

2.Xcode新建项目工程,将fishHook拖入工程

3.写代码Hook系统函数NSLog


#import "ViewController.h"

#import "fishhook.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {   

[super viewDidLoad];              

//rebinding结构体   

struct rebinding nslog;   

nslog.name = "NSLog";//需要替换的函数名称   

nslog.replacement = myNSLog;//新的函数地址   

nslog.replaced = (void *)&sys_nslog;//原始函数指针   

//定义数组!里面放rebinding结构体    struct rebinding rebs[1] = {nslog};        /** 用于重新绑定符号     * arg1: 存放rebinding结构体的数组     * arg2: 数组的长度     */    rebind_symbols(rebs, 1);  

 } 

//函数指针,用来保存原始的函数地址

static void(*sys_nslog)(NSString *format, ...);

//定义一个新的函数

void myNSLog(NSString *format, ...){   

format = [format stringByAppendingString:@"\n勾上了!!"];    //由于需要使用NSLog内部实现,所以保留原始调用    sys_nslog(format);

}

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{ 

  NSLog(@"点击了屏幕!!");

}

点击屏幕--hook成功,系统的NSLog被我们自己写的方法替换了(图4):


图四

那么HOOK自己自定义的C函数方法呢,就会发现HOOK不成功(图5):


图5

带着疑问为什么fishHook能够hook到系统的C函数,而自己定义的C函数就不行了呢?这跟dyld加载原理以及MatchO文件有关系。

fishHook原理

1.共享缓存库

在iOS or Mac系统中,几乎所有的程序都会用到动态库,而动态库在加载的时候都需要用dyld(位于/usr/lib/dyld)程序进行链接。很多系统库几乎都是每个程序都要用到的,如果在每个程序运行的时候在一个一个将这些动态库都加载进来,不仅耗费内存,而且耗时。为了降低内存,提高性能,苹果引入了共享缓存库,用来存储系统的库。

Mac下的共享缓存库位置:/private/var/db/dyld/

iOS下的共享缓存库位置:/System/Library/Caches/com.apple.dyld/”

文件名都是以“dyld_shared_cache_”开头,再加上这个dyld缓存文件所支持的指令集。

2.PIC技术(位置独立代码)

C语言是静态的,也就是说,在编译的时候就已经确定了函数的地址。而系统的函数由于共享缓存库的存在,必须是dyld加载的时候(运行时)才能确定,这明显存在矛盾。为了解决这个问题,苹果针对Mach-O文件提供了一种PIC技术,即在MatchO的_Data段中添加懒加载表(Lazy Symbol Pointers)和非懒加载表(Non-Lazy Symbol Pointers)这两个表,让系统的函数在编译的时候先指向懒加载表(Lazy Symbol Pointers)或非懒加载表(Non-Lazy Symbol Pointers)中的符号地址,这两个表中的符号的地址的指向在编译的时候并没有指向任何地方,app启动,被dyld加载到内存,就进行链接, 给这2个表赋值动态缓存库的地址进行符号绑定。(简称符号表:字符是函数名称,值是函数地址)。

3.拓展分析

将代码改为图6所示:


图6

然后用image list 命令查看MachO首地址,如图7:

图7

使用MatchOView查看MatchO懒加载表中的NSLog符号在文件中的偏移值,如图8:


图8

如果在NSLog(@"123")打断点的话,用(x MachO首地址+方法偏移地址)指令 拿到了NSLog方法在符号表中的实际地址,然后通过(dis -s 字符地址)查看地址对应的字符(方法名),如图9所示:


图9

可以发现010012e94c内没有方法字符,为什么呢?因为NSLog在Foundation中是懒加载的,在它执行之前打断点是没被加载进去符号表,可见010012e94c地址不是真实地址,也没有对应的方法符号。那么在NSLog执行之后会出现什么情况呢?如图10:


图10

好明显执行了NSLog之后,地址变成了018abdf44c。这地址能够查到对应的NSLog方法符号,说明了NSLog调用之后才进去了符号表,这就跟懒加载一样的了。那么,我们在fishHook之后打断点呢,变化如图11所示:

图11

好明显,经过HOOK操作,在NSLog符号上指向的地址由018abdf44c变成了010012dc68,而010012dc68地址指向的就是myNSLog符号,就这样实现了方法得互换。

总结: fishHook其实就是修改懒加载表(Lazy Symbol Pointers)、非懒加载表(Non-Lazy Symbol Pointers)中的符号地址的指向,从而达到hook的目的。

补充:

通过NSLog字符串,fish是如何找到NSLog对应的符号表的呢?如图12:


图12
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