어플리케이션 후킹(Application Hooking) 설계(디자인)에 대한 설명입니다. 후킹 방법을 결정하고, 검증하는 과정을 보여드립니다. 



후킹 방법 결정 - 무엇을? 어떻게? 후킹 할 것인가?


우리의 목표는 [HxD.exe 프로그램에서 PE 파일을 열었을 때 상태바의 "Offset: XXXX" 문자열에 "RVA: YYYY" 문자열을 추가하기]  입니다.


기존 어플리케이션에 어떤 기능을 추가(혹은 수정) 하려고 마음을 먹었다면 그 다음에는 구체적인 방법에 대해 고민을 해야 합니다. 즉, 후킹 설계 과정으로 들어가야 합니다.


윈도우즈 OS의 대표적인 후킹 기법은 "메시지 후킹(Message Hooking)""API 후킹(API Hooking)" 입니다. 둘 중에서 목표 달성에 더 적합하고 구현이 편리한 방법을 사용하는 것이 좋을 것입니다.


일반적으로는 메시지 후킹 기법이 더 간단하고 더 안전하다고 볼 수 있습니다. 대신 경우에 따라(특히 GUI 관련) 더 많은 고려사항이 필요한 경우가 있습니다. 따라서 실전에서는 후킹 설계 단계에서 메시지 후킹 방법이 더 편리할지 확인해 보는 것이 좋습니다.



메시지 후킹 기법 검증


우리 목표에 메시지 후킹 기법이 잘 어울릴지 검증해 보도록 하겠습니다. 


Windows OS 는 어플리케이션 윈도우의 GUI 처리 작업을 위해 윈도우 메시지를 이용합니다. HxD.exe 의 상태바도 일종의 윈도우입니다. 프로그램 내부에서 상태바에 특정 문자열을 쓰기 위해 관련된 윈도우 메시지를 전달할 것입니다. 


* 참고 


GUI 관련 API 를 호출하면 GUI 작업 처리를 할 수 있기 때문에 마치 윈도우 메시지를 사용하지 않고도 작업이 가능한 것처럼 생각될 수도 있습니다. 그러나 실제로는 API 내부에서 윈도우 메시지를 보내는 것입니다. 일반적인 GUI 작업은 메시지 기반으로 동작한다는 것을 기억하시기 바랍니다.


HxD.exe 의 상태바에 있는 "Offset: XXXX" 문자열이 변경될 때 상태바 윈도우 프로시저(Window Procedure)에서 처리하는 윈도우 메시지들을 확인해 보겠습니다. 먼저 HxD.exe 프로그램을 실행 하신 후 적당한 PE 파일을 열어 주세요.


그리고 윈도우 메시지를 모니터링 하기 위해 Spy++ 유틸리티를 실행합니다.



<그림 3 - Spy++ 실행화면>


* 참고


윈도우 메시지 확인에 있어서 Spy++ 은 최고의 유틸리티입니다. 기본 동작 원리는 윈도우 메시지 후킹입니다. 모니터링 대상 프로세스에 DLL 을 인젝션 시켜서 사용자가 원하는 메시지를 모니터링 합니다. Spy++ 은 Microsoft Visual Studio 패키지에 포함된 유틸리티 입니다. 


Spy++의 툴바에서 "Log Messages... (Ctrl+M)" 버튼을 선택합니다. (또는 "Spy - Log Messages..." 메뉴를 선택하셔도 됩니다.)



<그림 4 - Log Messages... (Ctrl+M) 툴바 버튼>


Message Options 다이알로그가 나타납니다.



<그림 5 - Message Options 다이알로그>


Windows 탭의 Finder Tool 을 이용할 것입니다. Finder Tool 아이콘을 마우스 버튼을 누른 채로 드래그 하면 마우스 포인터가 과녁 모양으로 바뀝니다. 이 과녁 모양의 마우스 포인터를 HxD 의 상태바 윈도우에 위치시킨 후 마우스 버튼에서 손을 떼면 Spy++ 의 타겟(Target) 윈도우로 설정됩니다. (과녁 모양의 마우스 포인터 밑에 있는 윈도우는 두꺼운 검은색 테두리가 생겨서 잘 알아 볼 수 있습니다.)



<그림 6 - Finder Tool 로 상태바 설정>


이제 Spy++ 의 Message Options 다이알로그의 "Selected Object" 섹션에 지금 선택된 HxD 의 상태바 윈도우에 대한 정보들이 표시됩니다.



<그림 7 - HxD 의 상태바 윈도우 정보>


각 정보들이 나타내는 의미는 <표 1>과 같습니다.


 항목

 의미

 

 Window

 윈도우 핸들

 001B0362

 Text

 윈도우 텍스트

 Offset: 0

 Class

 윈도우 클래스 이름

 TXmStatusBar

 Style

 윈도우 스타일

 54000100

 Rect

 윈도우 위치와 크기

 (15, 663)-(589, 684) 574x21

 Thread ID

 윈도우를 생성한 스레드 ID

 00000150

 Process ID

 윈도우가 속한 프로세스 ID

 00000F30


<표 1 - Selected Object 항목들의 의미>


* 참고


Spy++ 에서 보여주는 상태바 윈도우의 정보는 나중에 메시지 후킹을 구현할 때 좋은 참고자료가 됩니다.


윈도우 클래스 이름이 "TXmStatusBar" 인 걸로 봐서 윈도우 기본 상태바(StatusBar)를 서브클래싱(SubClassing) 한 것으로 추정됩니다. 그렇다면 기본 동작은 윈도우 기본 상태바와 비슷할 것이라고 예상해 봅니다.


Message Options 다이알로그의 [확인] 버튼을 선택하면 이제부터 Spy++ 은 HxD 의 상태바 메시지를 모니터링하기 시작 합니다. 시험 삼아서 마우스 포인터를 상태바 위에서 이리저리 이동해 보시기 바랍니다. Spy++ 화면에 마우스 관련 메시지가 많이 나타날 것입니다.



<그림 8 - 마우스 이동 메시지>


Spy++ 의 메시지 캡쳐 옵션을 디폴트인 'ALL' 로 설정하였기 때문에 상태바로 전달되는 모든 메시지가 표시되는 것입니다. 우리가 진짜 궁금한 내용은 상태바에 문자열이 써지는 순간에 어떤 메시지를 받느냐 하는 것입니다. 


Spy++ 툴바의 'Clear Log (Del)' 버튼을 선택하여 지금까지 쌓인 로그를 지워버립니다. 그리고 HxD.exe 의 메인 화면 내의 아무 부분을 마우스로 클릭하시기 바랍니다. 마우스가 선택한 파일의 옵셋을 상태바에 출력하기 위해 메시지가 전달될 것입니다.



<그림 9 - 문자열 출력 메시지>


HxD 메인 윈도우에서 마우스 클릭을 한번 하면 정확히 9개의 메시지 로그가 출력됩니다. (제가 보기 편하게 들여쓰기를 하였습니다.)


<00001> 001B0362 S message:0x040A [User-defined:WM_USER+10] wParam:00000000 lParam:0012FA84

<00002> 001B0362 R message:0x040A [User-defined:WM_USER+10] lResult:00000001


<00003> 001B0362 P WM_PAINT hdc:00000000


<00004> 001B0362 S message:0x0401 [User-defined:WM_USER+1] wParam:00000000 lParam:01A06768

<00005> 001B0362 S   WM_PAINT hdc:00000000

<00006> 001B0362 S     WM_ERASEBKGND hdc:33010BC2

<00007> 001B0362 R     WM_ERASEBKGND fErased:True

<00008> 001B0362 R   WM_PAINT

<00009> 001B0362 R message:0x0401 [User-defined:WM_USER+1] lResult:00000001


1번 로그의 메시지는 WM_USER(0x400)+A 이고 그 때의 lParam 값은 0012FA84 입니다. lParam 값이 마치 스택의 주소를 가리키는 것으로 추정됩니다. 그리고 4번 로그의 메시지는 WM_USER(0x400)+1 이고 lParam 값은 01A06768 입니다. 이 값 또한 메모리 주소를 표시한다고 추정해 볼 수 있겠습니다. 


마우스(또는 키보드)를 이용하여 HxD 메인 윈도우의 커서를 다른 옵셋으로 이동시키면 기본적으로 이와 동일한 9 개의 메시지 로그가 기록됩니다. 그리고 4 번째 로그의 lParam 값은 계속 바뀌는 것을 알 수 있습니다. (아마 동적 할당 메모리로 추정됩니다.)


따라서 상태바 윈도우는 사용자 정의 메시지인 WM_USER+1 또는 WM_USER+A 메시지를 받아서 lParam 이 가리키는 주소의 문자열을 상태바 윈도우에 쓴다고 추정해 볼 수 있겠습니다. 그 중에서도 4번 로그 메시지 WM_USER+1 을 받은 직후 WM_PAINT 와 WM_ERASEBKGND 메시지가 연속해서 나타나는 걸로 봐서는 WM_USER+1 메시지가 상태바 윈도우에 실제 값을 쓰라는 명령으로 보입니다.


디버거를 이용하여 lParam 이 가리키는 주소를 확인해보면 앞에서 추론한 내용이 맞는지 알 수 있겠지요.


* 참고


WM_PAINT 는 윈도우를 다시 그릴 때 발생되고, WM_ERASEBKGND 는 윈도우 배경을 지울 때 발생됩니다. WM_USER (0x400) 이후부터는 사용자 정의 메시지로서 프로그래머가 마음대로 지정해서 사용할 수 있습니다. 물론 메시지를 받는 윈도우 프로시저에서 사용자 정의 메시지를 잘 처리할 수 있도록 구현해야 합니다. 해당 메시지에 대한 더 자세한 설명은 MSDN 을 참고하시기 바랍니다.



디버깅


OllyDbg 를 실행하여 HxD.exe 프로세스에 Attach 시킵니다. 디버거는 ntdll.dll 메모리 영역의 System Break Point 위치에서 멈춥니다. 디버거를 실행[F9] 시켜 줍니다. 


윈도우 메시지를 디버깅 할 때는 주의사항이 있습니다. 그건 바로 디버기 프로세스(HxD.exe)의 윈도우를 가리면 안된다는 것입니다. 즉 OllyDbg 나 Spy++ 윈도우에 의해 HxD 윈도우가 가려졌다가 나타났다가 하게 되면 불필요한 로그가 Spy++ 에 쌓이게 됩니다. (물론 Spy++ 옵션을 고쳐서 모니터링 메시지를 필요한 것 만으로 제한해도 됩니다.) 


작업 편의상 각 윈도우들을 독립적으로 배치 시켜 주시기 바랍니다.



<그림 10 - 윈도우 배치>


다시 Spy++ 의 로그를 깨끗이 지우신 다음 마우스로 HxD 메인 윈도우 아무 곳이나 선택해 주세요. 제 경우에 Spy++ 의 WM_USER+1 로그의 lParam 주소는 01A0BA28 입니다. 



<그림 11 - 새로운 lParam 값>


이 주소를 OllyDbg 의 메모리 윈도우에서 검색해 보겠습니다.



<그림 12 - OllyDbg 에서 확인한 lParam 내용>


HxD 의 상태바에 나타난 것과 동일한 문자열이 ASCII 형태로 표시되어 있습니다. (이 경우에는 운좋게 예상과 잘 맞아서 쉽게 발견할 수 있었습니다.) 이 WM_USER+1 메시지를 후킹해서 lParam 이 가리키는 문자열("Offset: XXXX")을 읽은 후 RAW -> RVA 변환하여 표시해 주면 목표를 완수 할 수 있을 것 같습니다.


결론적으로 메시지 후킹 방법은 우리 목표에 잘 들어맞는 방법입니다. 다음 포스트에서 실제 메시지 후킹을 구현해 보도록 하겠습니다.


* 참고


사실 제가 처음 떠올렸던 아이디어는 단순한 마우스 메시지 후킹이었습니다. HxD.exe 상태바의 문자열이 바뀌려면 먼저 마우스로 커서 위치를 바꿔줘야 했으니 마우스 훅 프로시저에서 상태바의 문자열을 읽고 쓸 수 있지 않을까 하고 말이죠. 그러나 조금 더 생각해보니 좋은 아이디어가 아니라서 접었습니다. 이유는 키보드로도 커서 위치를 바꿀 수 있으니 키보드 메시지도 후킹 해야 할 테고, 상태바 윈도우가 다시 그려져야 하는 모든 상황(윈도우 이동, 윈도우가 가려졌다가 다시 나타나기, HxD 에서 다른 파일 열기, 기타)을 고려했을 때 후킹해야 할 메시지가 많아 질 것 같았기 때문입니다. 

따라서 덮어놓고 후킹을 시도하기보다는 먼저 차분히 생각을 정리해보고, 아이디어를 검증하는 단계가 매우 중요하다고 볼 수 있겠습니다.




ReverseCore

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  1. Lr라 2013.03.04 14:48 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    어렵군요..ㅎㅎ;;
    그냥 이정도 자료로도 저에겐 벅찹니다..

    • reversecore 2013.03.04 20:17 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제

      ^^ 네, 처음 접하시면 분명히 어려운게 사실이지요.

      뭐든지 그렇지만 자꾸 보면 할만해져요~

      리버서들이 천재도 아니고 그냥 평범한 사람들이거든요. 그런데요 자꾸 보다보면 괜찮아요~ ^^

      감사합니다.

  2. supras shoes 2013.04.27 02:40 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  5. 현빈지배인 2015.04.25 16:40 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  6. TM이태임 2015.05.19 01:00 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  7. TM이태임 2015.05.19 04:07 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  8. TM이태임 2015.05.20 01:25 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  9. TM이태임 2015.05.20 23:38 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  10. 하대표 2015.06.08 05:49 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  11. 하대표 2015.06.08 08:34 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  12. 하대표 2015.06.08 21:22 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  13. 하대표 2015.06.08 23:23 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  14. 하대표 2015.06.10 17:33 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  15. 하대표 2015.06.10 21:01 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  16. 하대표 2015.06.11 16:48 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  17. 하대표 2015.06.11 20:15 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  18. 하대표 2015.06.12 22:03 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  19. 하대표 2015.06.13 01:34 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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  20. 하대표 2015.06.15 21:24 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

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리버싱 기술을 이용하면 기존 어플리케이션의 버그를 수정하거나, 새로운 기능을 추가시킬 수 있습니다. 간단한 실습 예제를 통하여 동작원리를 소개하도록 하겠습니다.





리버싱 기술의 활용



리버싱 기술이 꼭 다른 프로그램을 분석하는 용도로만 사용되는 것은 아닙니다. 약간의 아이디어와 끈기만 있다면 여기서 조금 더 나아가 개발자들이 시도하지 않는 방법으로 작업을 진행할 수 있답니다. '개발 관점' 에서는 어렵게 보이는 문제이지만 오히려 '리버싱 관점' 에서는 쉽게 해결할 수 있는 경우도 있습니다.


* 참고


어플리케이션에 추가 기능을 삽입하는 것은 마치 "API Hooking - 계산기, 한글을 배우다. (1)" 와 비슷한 맥락의 작업 이라고 볼 수 있습니다.


자신이 개발하지 않은 (소스 코드를 가지고 있지 않은) 다른 어플리케이션의 버그 수정이나 전혀 새로운 기능 추가 같은 작업이 바로 그 좋은 예입니다. 이러한 작업의 핵심기술은 "Debugging""Injection" 그리고 "Hooking" 입니다. 또한 어셈블리 언어, PE File Format 등의 지식도 매우 중요합니다.


1) Debugging 


디버깅 기술은 매우 다양하게 사용됩니다. 먼저 작업 설계 단계에서 문제를 파악하고 해결 아이디어를 검증하고 구체화 시키는데 필수적으로 사용됩니다. 구현 단계에서 단위 모듈을 검증하는데에도 사용되고, 마지막 테스트와 버그 파악에 빠져서는 안되는 가장 중요한 기술입니다.


2) Injection


다른 프로세스를 수정하려면 일단 그 프로세스 메모리 영역으로 침투해야 합니다. 이게 바로 인젝션 기술의 역할입니다. 일단 프로세스 메모리에 침투하기만 하면 절반은 성공이라고 볼 수 있습니다.


3) Hooking


기존 코드와 다르게 동작시키려면 후킹 기술을 사용하면 됩니다. 기존에 있던 코드의 흐름을 변경시켜 사용하지 못하게 할 수 도 있고, 새로운 코드를 추가하여 전혀 다르게 동작시킬 수 도 있습니다. 


이제 간단한 실습 예제를 분석하면서 "기존 응용프로그램에 새로운 기능을 추가시키는 방법" 에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 제가 아이디어를 내고 구체화 시키고 검증하는 과정, 그리고 실제로 구현하면서 부딪쳤던 문제들과 해결 과정에 대해 자세히 보여드릴 겁니다. 향후 여러분께서 리버싱 기술을 실무에 적용하실 때 작은 도움이 될 것입니다.




실습 프로그램 - HxD.exe 




<그림 1 - HxD.exe>


위 그림은 제가 평소 애용하는 헥스 에디터 HxD.exe 의 실행 화면입니다. dummy32.dll 라는 이름의 PE 파일을 열고 있네요. 


문득 "화면 좌측 하단의 Offset 표시 영역에 RVA 를 계산해서 같이 표시해 주면 어떨까?" 라는 아이디어가 떠올랐습니다. 아이디어의 유용성 여부를 떠나서 일단 재미있어 보였고, 어플리케이션 기능 추가라는 주제에 잘 맞을거 같다는 생각이 들었습니다.


여러차례 시도 끝에 결국 아래와 같이 성공할 수 있었습니다.



<그림 2 - PE 파일의 RVA 표시 기능이 추가된 HxD.exe>


먼저 Offset 과 RVA 를 동시에 표시하기 위해 status bar 의 좌측 하단 영역의 길이를 조금 늘렸습니다. 그리고 글씨를 출력하는 API 를 후킹하기 위한 hxdhook.dll 을 인젝션 시켰습니다. 또한 Offset <-> RVA 변환 계산 모듈 PEInfo.dll 을 로딩하여 계산을 수행하도록 만들었습니다. 이제 HxD.exe 에서 PE 파일을 열고 커서 위치가 변할 때마다 해당 파일 Offset 과 RVA 가 자동으로 표시됩니다.


다음 포스트에서 구체적인 작업 내용과 동작 원리에 대해 알아보도록 하겠습니다.



* 참고


위 실습 예제 파일은 "HxD.exe 기능 추가" 페이지에서 다운 받으실 수 있습니다.




ReverseCore


  1. 감염오리 2012.06.23 18:03 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    ㅎㅎ 다시 포스팅을 올리시는군요
    앞으로도 더 많은 지식을 알려주시기 바랍니다^^

  2. ray 2012.06.27 04:50 신고 댓글주소 | 수정 | 삭제 | 댓글

    좋은 정보 감사합니다.





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