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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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앞에서 DLL Injection 의 개념에 대해서 알아보았고 CreateRemoteThread() API 를 이용하여 DLL Injection 을 실제로 구현 해보았습니다.

이번에는 DLL Injection 의 또 다른 구현 방법들에 대해서 알아보도록 하겠습니다.




AppInit_DLLs


Windows 운영체제에서 기본으로 제공하는 레지스트리 키 중에서 AppInit_DLLs 란 것이 있습니다.

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Windows
  AppInit_DLLs


<Fig. 1>

AppInit_DLLs 값에 인젝션을 원하는 DLL 경로를 써준 후 재부팅하면, 이후 Windows 운영체제는 재부팅하면서 실행되는 모든 프로세스에 해당 DLL 을 인젝션 시켜줍니다. 너무 간단하면서도 너무 강력한 기능이지요.

간단한 실습을 해보겠습니다. 일단 아래 myhack2.cpp 소스를 보시죠.

// myhack2.cpp

#include "windows.h"

#define DEF_CMD  "c:\\Program Files\\Internet Explorer\\iexplore.exe"
#define DEF_ADDR "www.naver.com"
#define DEF_DST_PROC "notepad.exe"

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved)
{
    char szCmd[MAX_PATH]  = {0,};
    char szPath[MAX_PATH] = {0,};
    char *szProcess = NULL;
    STARTUPINFO si = {0,};
    PROCESS_INFORMATION pi = {0,};

    si.cb = sizeof(STARTUPINFO);
    si.dwFlags = STARTF_USESHOWWINDOW;
    si.wShowWindow = SW_HIDE;

    switch( fdwReason )
    {
        case DLL_PROCESS_ATTACH :
            if( !GetModuleFileName( NULL, szPath, MAX_PATH ) )
                break;
   
            if( !(szProcess = strrchr(szPath, '\\')) )
                break;

            szProcess++;
            if( stricmp(szProcess, DEF_DST_PROC) )
                break;

            wsprintf(szCmd, "%s %s", DEF_CMD, DEF_ADDR);
            if( !CreateProcess(NULL, (LPTSTR)(LPCTSTR)szCmd,
                               NULL, NULL, FALSE, 
                               NORMAL_PRIORITY_CLASS,
                               NULL, NULL, &si, &pi) )
                break;

            if( pi.hProcess != NULL )
                CloseHandle(pi.hProcess);

            break;
    }
  
    return TRUE;
}

소스 코드 내용은 간단합니다.
현재 자신을 로딩한 프로세스 이름이 "notepad" 라면 IE(Internet Explorer) 를 숨김모드로 실행시켜 Naver 사이트에 접속하게 됩니다. 목적에 따라서 다양한 업무를 수행할 수 있겠죠?

차례대로 따라해보겠습니다.

#1. 파일 복사

myhack2.dll


첨부된 파일을 적절한 위치에 복사합니다. (제 경우엔 C:\work\myhack2.dll)

#2. 레지스트리 값(AppInit_DLLs) 입력

regedit.exe 를 실행하여 아래와 같이 입력합니다. (myhack2.dll 의 전체경로를 입력해주세요.)

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Windows

<Fig. 2>

#3. 재부팅

재부팅이 완료되었으면 Process Explorer 를 이용해서 과연 myhack.dll 이 모든 프로세스에 인젝션 되었는지 확인해 보겠습니다.


<Fig. 3>

myhack2.dll 이 모든 프로세스에 성공적으로 인젝션 되었습니다.
인젝션된 myhack2.dll 은 아무 동작을 하고 있지 않습니다. (notepad 프로세스만 대상으로 한다는 걸 기억하세요.)

notepad 를 실행하면 아래 그림과 같이 IE 가 (숨김 속성으로) 실행되는걸 확인할 수 있습니다.


<Fig. 4>


* 주의!
AppInit_DLLs 레지스트리 키는 너무나 강력해서 모든 프로세스에 DLL 을 인젝션 시켜버립니다.
만약 인젝션되는 DLL 에 문제(버그)가 있다면 자칫 Windows 부팅이 안되는 상황이 발생할 수 있습니다.
이 경우 Window Preinstalled Environment 부팅 CD (예:BartPE)가 없다면 복구할 수 없습니다.
따라서 AppInit_Dlls 를 사용할 때는 사전에 철저한 테스트가 필요합니다.




SetWindowsHookEx() - message hook


SetWindowsHookEx() API 를 이용하여 메시지 훅을 설치하면 OS 에서 hook procedure 를 담고 있는 DLL 을 (윈도우를 가진) 프로세스에 강제로 인젝션 시켜줍니다.

이 또한 DLL Injection 의 한 기법입니다.

자세한 설명은 제 글을 참고하시기 바랍니다.

- Windows Message Hooking (윈도우 메시지 후킹)


다음번에는 실행파일의 PE Header 정보를 조작하여 원하는 DLL 파일을 로딩시키는 방법에 대해서 알아보겠습니다. (엄밀히 말하면 DLL Injection 이라고 할 수 는 없습니다만, 리버싱에서 즐겨 사용되는 방법이기에 같이 소개합니다.)


Dll Injection - 다른 프로세스에 침투하기 (4)


ReverseCore


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