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托管注入深入研究
2008-12-10   

这是我发表在《黑客防线》2008年12期上的一篇文章,这里是网络上的首发。

附件是我写的一个工具“超级间谍(SuperSpy)”,主要包括一个窗口探测功能,甚至能够探测到VC自带的SPY++所不能探测到的窗口;当然,还包括这里提到的“托管注入”功能。

程序需运行在.Net2.0以上,如果需要使用注入功能,则需要.Net3.5以上。

超级间谍下载地址:http://download.csdn.net/source/850509

网上关于dll注入的文章实在太多,但基本上都是针对Win32 dll的,而很少涉及到托管dll。

首先让我们来看看Win32 dll是如何注入的,通常有两种方法:钩子和远程线程。而远程线程更灵活,所以本文主要讨论远程线程的方法,为了便于交流,先明确以下概念:

1. 主程序:用于将dll注入到其它进程的exe

2. dll:被注入其它进程的dll

3. 宿主:dll将被注入的其它程序

前两个程序都是我们自己写的,而第3个是原来就有的。

远程注入的基本步骤为:主程序通过CreateRemoteThread函数迫使宿主调用LoadLibrary函数加载dll,从而执行dll的入口函数DllMain,只要我们把代码放到DllMain里,就可以被调用了。

现在我们来看托管dll的注入:

用C#或VB.NET写的dll没有DllMain函数,我们自然想到了功能强大的C++。通常,我们把用C#或VB.NET写的dll,或者用C++写的,但编译为/clr:pure的dll称为托管dll

而把用C++编写的,但编译为/clr的dll称为混合dll。

混合dll也可以调用托管代码,所以也可以将其称为托管dll,本文所说的托管dll注入,实际上是混合dll的注入。

我们首先想到的是用常规方法来注入混合dll,结果会发现:只要在DllMain函数里调用了托管代码,程序就会崩溃。

也许你还会想到下面的方法:

定义一个类,在其构造函数里调用托管代码,然后在全局域里定义这个类的一个变量,当我们这样做了后会发现,注入后,什么也没有执行。

查阅MSDN,我们找到了答案:

DllMain不能直接或间接地调用托管代码,并且全局变量不会进行初始化。

这样的结果让人非常沮丧!

难道真的就没有办法了吗?

网友CiCi给出了一个解决方案:

写一个混合dll,在其中定义一个导出函数,在这个导出函数里可以调用托管代码。

然后写一个非托管dll(也就是Win32 dll),在其DllMain函数里调用前面那个混合dll的导出函数。

这个方案能够解决问题,并且我在一段时间里,也一直使用这个方法。但总觉得不完美:必须使用两个dll。

有没有办法用一个dll就解决问题呢?答案是肯定的。

我在一次偶然的机会中,发现了一个现象:

如里用钩子来实现注入,则全局变量会得到初始化。这个发现让我非常困惑:为什么远程线程注入就不会初始化呢?

我考虑这两种方法的区别:钩子注入时,宿主会调用dll中的钩子回调函数。

于是我大胆设想,只要宿主调用了dll中的任意一个函数,全局变量就会得到初始化。

于是我在dll中定义了一个空实现的函数(因为我的目地是迫使全局变量初始化,而不是去执行这个函数)

结果正如我所料,全局变量被初始化了,其构造函数中的托管代码被调用了!

这里其实已经实现了托管代码的注入,当然,还远远不够完善。

这时候,我又觉得全局变量是多余的了:既然我能够使宿主调用dll中的一个特定函数,为什么不直接把托管代码放到这个函数中呢?

我马上进行了测试,也成功了。

之前我是这样实现让宿主调用dll中的一个特定函数的:

在dll被注入之后,我在DllMain函数里将这个特定函数的地址写到共享内存中(这时DllMain里没有调用托管代码,所以可以执行),然后主程序读取共享内存中的值,再通过远程线程迫使宿主调用这个特定函数。

于是我又想,既然可以在主程序中用远程线程迫使宿主调用dll中的特定函数,为什么不直接在dll中用相同的方法去调用呢?

我还没有来得及验证,马上又想到:dll跟宿主是一个进程,即使用远程线程,传给CreateRomoteThread函数的第一个参数也是-1(GetCurrentProcess()返回-1),为什么不直接用“近程”线程CreateThread呢?

需要着重强调地是:我当时用CreateThread的目的只是让它调用一个特定函数,而不是要去创建一个线程,虽然最终的确创建了一个线程,不过对于此目的,貌似只是一个副作用。

我非常兴奋,马上进行了验证,成功了!

现在我来总结一下托管代码注入的过程:

首先定义一个线程回调函数,可以在其中调用托管代码:

DWORD CALLBACK ThreadProc(LPVOID lp)

{

//可以在此调用托管代码

return 0;

}

然后在dll的入口函数DllMain里调用CreateThread函数:

BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule,

DWORD ul_reason_for_call,

LPVOID lpReserved

)

{

switch (ul_reason_for_call)

{

case DLL_PROCESS_ATTACH:

CreateThread(0,0,ThreadProc,0,0,0);

break;

case DLL_THREAD_ATTACH:

break;

case DLL_THREAD_DETACH:

break;

case DLL_PROCESS_DETACH:

break;

}

return TRUE;

}

这样就实现了托管代码的注入。

深入话题:

通常我们会有这样的要求:在主程序中单击某个按扭,使宿主执行dll中的一段代码,多次单击就多次执行。

上面的代码无法实现这个目地,因为只有dll刚被注入到宿主时,DllMain中的DLL_PROCESS_ATTACH才会收到通知,我们自然想到:每次执行后,卸载掉dll,下次单击后,DLL_PROCESS_ATTACH又会收到通知;遗憾的是,目前我还没有办法卸载掉这个dll。

对于非托管dll,我们可以通过FreeLibrary来卸载(如果是在dll内部卸载,还必须借助FreeLibraryAndExitThread函数,关于dll的自卸载,由于没有在这个程序中使用,这里就不做介绍了)

而对于托管dll,查阅MSDN,我们得到的结论是:.Net不支持dll的卸掉,dll只能随着应用程序域的卸载而卸载。

对于混合dll,应该如何卸载呢?

我尝试用Win32 dll的方式卸载,结果也“真的”卸载了,这是因为:

1. DllMain中的DLL_PROCESS_DETACH收到了通知

2. 用模块查看工具去看,宿主中确实不存在注入的dll了

但事实上是失败了,至少有两个问题:

1. 关闭宿主时,会提示出错

2. 再次注入时,虽然DLL_PROCESS_ATTACH会收到通知,但用CreateThread创建的新线程并不被执行

既然MSDN上都说无法卸载托管dll,那这个问题就搁浅了吧。

虽然不能卸载这个dll,但并不是说就不能实现前面提到的问题。

实际上,每次主程序通过CreateRemoteThread函数在宿主创建线程时,DllMain中的DLL_THREAD_ATTACH和DLL_THREAD_DETACH也会收到通知,当然最好不要在这里直接调用CreateThread,这是因为:

1. 如果不做处理,直接在DLL_THREAD_ATTACH中调中CreateThread,显然会造成死循环:每产生一个线程,DLL_THREAD_ATTACH就会收到通知,然后又去创建线程,它又会得到通知……

2. 虽然多次单击按扭注入时,DLL_THREAD_ATTACH都会得到通知;但反过来,得到了通知,不意味着就是远程注入:一个最明显的情况是,对CreateThread的调用就会导致DLL_THREAD_ATTACH收到通知,但这并非远程注入

我的解决办法是:每次主程序调用CreateRemoteThread迫使宿主调用LoadLibrary加载dll的时候,都会使模块计数器加1,根据模块计数器的值的变化,就可以确定是否是远程注入了。

示例程序说明:

示例程序包括3个文件:

1. SuperSpy.exe 用C#写的主程序

2. Invoke.dll 用C++写的dll,也只能用C++来写

3. PropertyControl.dll 用VB.NET写的插件,它不是必需的

除了Invoke.dll必须用C++外,其余两个可以用任意语言写。

你也许会感到奇怪,为什么有两个dll?

其中PropertyControl.dll是一个插件,你完全可以把所有的代码都放到Invoke.dll中,之所以用插件的形式,只是为了方便大家编写自已的插件,插件的规范是,在任意一个类中实现以下成员(你可以用你习惯的语言来编写这个插件):

public static void Inject();

public static string Description

{

get;

}

两个成员都必须是公共、静态的,其中Inject方法是注入后要调用的方法;Description属性是用于描述插件作用的。

我自已实现的插件的功能是:查询和编辑一个托管程序中所有窗口(包括控件)的属性,这是一个很强大的功能,我举两个例子:

1. 星号密码查看。由于已经注入,本来显示为星号的密码,可以直接通过Text属性获得

2. 灰色按扭突破。只需将窗口的Enabled属性设置成true即可

以往要实现这两个功能,都需要分别编写相关的程序,而现在仅仅是这个插件的一个简单应用。而且,你可以编写自己的插件,来实现自己的要求。


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