Ky Thuat Lap Trinh Hook

Trang 1

Kỹ thuật lập trình Hook

NhatPhuongLe www.reaonline.net

Kỹ thuật lập trình Hook s

Reverse Engineering Association

Win32 Programming Tutorials

For more updated info, please check http://nhatphuongle.spaces.live.com

http://nhatphuongle.spaces.live.com/



MỤC LỤC I. Các khái niệm cơ bản .................................................................................................................... 3

1. Sự khác biệt giữa lập trình Windows và DOS........................................................................... 3 2. Lập trình Windows .................................................................................................................... 3

a) Thông điệp và hàng đợi thông điệp ....................................................................................... 3 b) Lập trình sự kiện .................................................................................................................... 4

II. Tìm hiểu về Hook.......................................................................................................................... 7 1. Hook là gì?................................................................................................................................. 7 2. Phân loại Hook .......................................................................................................................... 9

a) Phân loại theo phạm vi hoạt động.......................................................................................... 9 b) Phân loại theo thông điệp xử lý ........................................................................................... 10

3. Thủ tục Hook – Chuỗi Hook ................................................................................................... 12 a) Thủ tục Hook ....................................................................................................................... 12 b) Chuỗi Hook.......................................................................................................................... 13

III. Minh họa cách lập trình Hook ................................................................................................. 15 1. Cài đặt thủ tục Hook................................................................................................................ 15 2. Chuyển thông điệp đến thủ tục Hook kế tiếp .......................................................................... 16 3. Hủy bỏ cài đặt Hook................................................................................................................ 17

Trang 2 Reverse Engineering Association



I. Các khái niệm cơ bản

1. Sự khác biệt giữa lập trình Windows và DOS

Windows DOS

Lập trình sự kiện dựa vào thông điệp Thực hiện tuần tự theo chỉ định

Đa nhiệm Đơn nhiệm

Hỗ trợ 32 bits hay hơn nữa Ứng dụng 16 bits

Hỗ trợ nhiều công nghệ DLL, OLE, DDE,

COM, OpenGL, DirectX

Không có

....... .......

2. Lập trình Windows

a) Thông điệp và hàng đợi thông điệp

Nhắc đến Windows, người ta thường nghĩ về nó như một hệ điều hành (HĐH)

dễ sử dụng, ở đó, sự tương tác giữa người dùng với các ứng dụng cũng như với các

thành phần tiện ích của Windows thông qua giao diện đồ họa (GUI) bằng các thao tác

trên bàn phím và chuột vô cùng đơn giản. Một câu hỏi được đặt ra là: “Các ứng dụng

làm thế nào để phân loại, lưu giữ cũng như phản hồi lại những tương tác đó cho người

dùng?”. Đối với Windows vấn đề này được giải quyết một cách trọn vẹn: HĐH đưa ra

cơ chế thông điệp (message) và hàng đợi thông điệp (message queue) cùng với tập

hợp các cấu trúc dữ liệu và các hàm API hỗ trợ ứng dụng trong việc giao tiếp với

người dùng.

Windows có 2 loại hàng đợi thông điệp: Hàng đợi hệ thống (system queue) và

hàng đợi ứng dụng (application queue). Hàng đợi hệ thống là hàng đợi duy nhất và

được dùng chung cho toàn hệ thống, mọi tiến trình đang chạy đều chia sẻ hàng đợi

này. Nhiệm vụ của hàng đợi hệ thống là nó ghi lại những sự kiện phần cứng (chuột,

bàn phím, …) khi chúng xảy ra.




Mỗi sự kiện sẽ được nhanh chóng chuyển thành thông điệp, sau đó Windows sẽ

lần lượt lấy thông điệp từ hàng đợi hệ thống để xem xét và chuyển những thông điệp

đó đến chương trình ứng dụng tương ứng. Những thông điệp này khi được chuyển đến

ứng dụng, chúng tạo thành hàng đợi ứng dụng.

b) Lập trình sự kiện

Mỗi ứng dụng có một hàng đợi ứng dụng khác nhau. Một ứng dụng nhận các

thông điệp từ hàng đợi ứng dụng bằng cách gọi hàm GetMessage, sau đó lại gọi tiếp

TranslateMessage để dịch thông điệp, cuối cùng gọi hàm DispatchMessage để trả lại

thông điệp cho Windows. Việc lấy thông điệp này cứ lặp đi lặp lại, tạo thành vòng lặp

thông điệp. Vòng lặp này kết thúc khi hàm GetMessage trả về giá trị 0 nếu thông điệp

có định danh là WM_QUIT (0x0012).




Thông thường, chúng ta chỉ chặn để xử lý các thông điệp có liên quan đến chức năng

của ứng dụng, các thông điệp khác thì giao cho hàm xử lý mặc định làm việc (hàm

DefWindowsProc). Để dễ tưởng tượng, ta sẽ lấy một ví dụ khi chương trình xử lý

thông điệp bàn phím. Khi đó, sơ đồ của quá trình xử lý sự kiện bàn phím như sau:

Trình điều khiển bàn phím (Keyboard Device Driver) sẽ thông dịch mã quét và

chuyển nó thành mã phím ảo (vitual-key code), một giá trị độc lập thiết bị, được định

nghĩa bởi hệ thống. Sau đó, trình điều khiển tạo một thông điệp bao gồm scancode,

virtual-key code cùng một số thông tin khác (sự lặp phím, trạng thái các phím Alt,

Ctrl...) , đặt vào hàng đợi hệ thống. Hệ thống lấy thông điệp này ra khỏi hàng đợi hệ

thống và gửi đến hàng đợi thông điệp của ứng dụng. Cuối cùng, vòng lặp thông điệp

(Message Loop) sẽ lấy thông điệp ra khỏi hàng đợi ứng dụng và chuyển nó đến hàm

xử lý thông điệp thích hợp để xử lý.




Ta có sơ đồ của hàng đợi thông điệp như sau:




II. Tìm hiểu về Hook

1. Hook là gì?

Hook là một cơ chế trong lập trình sự kiện, cho phép ứng dụng có thể cài đặt một

hàm giám sát vào quá trình lưu chuyển các thông điệp. Hay nói cách khác hook là 1 cơ chế

cho phép chặn các sự kiện (chuột, bàn phím, thông điệp) trước khi chúng được gửi tới hàng

đợi của ứng dụng.




Các hàm này có thể được dùng để xử lý các sự kiện và trong nhiều trường hợp, chúng cũng

có thể thay đổi hoặc huỷ bỏ các sự kiện đó. Một điểm quan trọng cần lưu ý là các hàm này

được hệ điều hành gọi chứ không phải là chương trình ứng dụng của ta gọi. Các hàm nhận sự

kiện được gọi là hàm lọc (filter function) và được phân loại theo loại sự kiện mà chúng chặn.

Ví dụ: 1 hàm lọc chặn các sự kiện chuột khác với hàm lọc chặn các sự kiện bàn phím.

Trước khi Windows gọi 1 hàm lọc, hàm lọc đó phải được cài đặt, nghĩa là phải được

gắn với hook của Windows (ví dụ như hook bàn phím). Gắn 1 hay nhiều hàm lọc vào 1 hook

được gọi là thiết lập hook (setting a hook). Nếu hook có hơn 1 hàm lọc thì Windows tạo ra 1

dãy các hàm lọc (hook chain). Khi 1 hook có nhiều hàm lọc và có 1 sự kiện xảy ra bị hook

bắt được, Windows sẽ gọi hàm lọc đầu tiên trong dãy hàm lọc. Hành động này được gọi là

“gọi hook”.

Ví dụ: nếu 1 hàm lọc được gắn vào hook CBT và có 1 sự kiện bị bắt được (ví dụ: tạo 1

cửa sổ), Windows sẽ gọi hook CBT bằng cách gọi hàm đầu tiên trong dãy hàm lọc. Như vậy,

ta có sơ đồ hook như sau:




Hook có khả năng can thiệp rất sâu vào trong hệ thống, nó có thể làm cho hệ thống

hoạt động chậm chạp hơn hoặc thậm chí có thể làm treo hệ thống nếu không được xử lý tốt.

Bới vậy, ta chỉ nên dùng hook trong trường hợp cần thiết và phải huỷ bỏ ngay hook khi

không cần dùng đến. Để cài đặt và gỡ cài đặt hook, chương trình cần dùng các hàm

SetWindowsHookEx và UnhookWindowsHookEx.

2. Phân loại Hook

a) Phân loại theo phạm vi hoạt động

Hook cục bộ (Thread Hook hay Local Hook): hàm giám sát được cài đặt

vào sau hàng đợi thông điệp ứng dụng (Thread message Queue hay

Application Queue), chỉ kiểm soát các thông điệp trong một tiến trình hay

một ứng dụng cụ thể nào đó được xác định lúc cài đặt thủ tục Hook

Hook toàn cục (Global Hook): hàm giám sát được cài đặt vào sau hàng đợi

thông điệp hệ thống, kiểm soát toàn bộ các tiến trình trong hệ thống

Thủ tục hook toàn cục phải được khai báo ở một DLL tách biệt.




b) Phân loại theo thông điệp xử lý

Loại Hook Công dụng

WH_CALLWNDPROC

và

WH_CALLWNDPROCRET

Cho phép giám sát các thông điệp được gởi tới một

cửa sổ. Hệ thống gọi thủ tục Hook của

WH_CALLWNDPROC trước khi gởi thông điệp đến

cửa sổ đích và gọi WH_CALLWNDPROCRET sau

khi thủ tục ở cửa sổ đích xử lý xong thông điệp.

Hook WH_CALLWNDPROCRET truyền một con trỏ

có cấu trúc CWPRETSTRUCT tới thủ tục Hook. Cấu

trúc này chứa giá trị trả về của thủ tục cửa sổ đã xử

lý thông điệp

WH_CBT

Windows gọi hàm Hook CBT trước khi tạo lập, kích

hoạt, hủy, thu nhỏ, phóng to, di chuyển, thay đổi kích

thước, ... của cửa sổ giao diện; hoặc trước khi hoàn

thành một lệnh của hệ thống; hoặc trước khi hủy bỏ một

sự kiện chuột hay bàn phím khỏi hàng đợi hệ thống;

hoặc trước khi đặt một điều khiển vào 1 input nào đó;

hoặc trong lúc đồng bộ hàng đợi thông điệp hệ thống.

Giá trị trả về của thủ tục hook cho biết hệ thống sẽ chấp

nhận hay là hủy bỏ những hành động đó hay không.

Hook WH_CBT thường được dùng cho các chương

trình đào tạo trên máy tính.

WH_DEBUG

Hệ thống gọi thủ tục WH_DEBUG trước khi gọi các thu

tục hook khác trong hệ thống. Ta có thể dùng hook này

để xác định xem có cho phép gọi các thủ tục hook khác

hay không.

WH_FOREGROUNDIDLE

Hook này cho phép ta thực thi các tác vụ với mức ưu

tiên thấp khi các tiến trình chạy nền của nó được đặt ở

trạng thái nghỉ ngơi. Hệ thống gọi thủ tục

WH_FOREGROUNDIDLE khi chương trình chạy nền

chuẩn bị chuyển sang chế độ nghỉ ngơi (idle).




WH_GETMESSAGE

hook này cho phép một chương trình giám sát các

thông điệp được trả về bởi các hàm GetMessage và

PeekMessage. Ta có thể dùng hook

WH_GETMESSAGE để giám sát sự kiện chuột và bàn

phím và các sự kiện khác được gửi đến hàng đợi thông

điệp.

WH_JOURNALPLAYBACK

cho phép một chương trình có thể chèn thông điệp vào

hàng đợi thông điệp hệ thống. Ta có thể dùng hook này

để chạy lại (play back) các sự kiện chuột và bàn phím

được ghi lại (record) trước đó bởi hook

WH_JOURNALRECORD. Khi hook

WH_JOURNALPLAYBACK được cài đặt, chuột và bàn

phím sẽ bị đóng băng. Hook này chỉ dành riêng để hook

hệ thống, ta không thể dùng để cài đặt hook cục bộ.

Hook này trả về một giá trị time-out. Giá trị này cho hệ

thống biết phải đợi bao nhiêu mili-giây trước khi xử lý

thông điệp hiện tại nhận được từ hook

WH_JOURNALPLAYBACK. Điều này cho phép hook có

thể điều khiển khoảng thời gian của sự kiện mà nó play

back.

WH_JOURNALRECORD

Cho phép giám sát và ghi lại các sự kiện vào (input

event). Hook này thường được dùng để ghi lại chuỗi các

sự kiện chuột và bàn phím để sau đó được phát lại nhờ

hook WH_JOURNALPLAYBACKHOOK. Hook này chỉ

dành riêng để hook hệ thống, ta không thể dùng để cài

đặt hook cục bộ.

WH_KEYBOARD_LL Cho phép giám sát sự kiện vào của bàn phím được gửi

tới hàng đợi ứng dụng.

WH_KEYBOARD Hook giám sát thông điệp từ bàn phím WM_KEYDOWN,

WM_KEYUP

WH_MOUSE_LL Cho phép giám sát sự kiện vào của chuột được gửi tới

hàng đợi ứng dụng.




WH_MOUSE

Cho phép giám sát thông điệp của chuột được trả về

bới hàm GetMessage hoặc PeekMessage. Ta có thể

dùng hàm này để theo dõi sự kiện nhập từ chuột

(mouse input) được gửi tới hàng đợi thông điệp.

WH_MSGFILTER

Xử lý hoặc thay đổi tất cả các thông điệp cho hộp thoại

cửa sổ, hộp thoại thông điệp hoặc là menu của chương

trình

WH_SYSMSGFILTER Xử lý hoặc thay đổi tất cả các thông điệp cho hộp thoại

cửa sổ, hộp thoại thông điệp hoặc là menu của hệ thống

WH_SHELL

Một chương trình shell có thể dùng hook WH_SHELL để

nhận các thông báo quan trọng. Hệ thống gọi một thủ

tục WH_SHELL khi chương trình shell được kích hoạt

và khi một cửa sổ mức cao (top-level) được khởi tạo

hoặc huỷ bỏ.

3. Thủ tục Hook – Chuỗi Hook

a) Thủ tục Hook

Là một thủ tục được cài đặt để xử lý cho một loại hook nào đó. Thủ tục này được

gọi bởi HĐH, nó là hàm CallBack.

Dạng chung của Hook Function:

LRESULT CALLBACK HookProc(int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam);

Trong đó:

nCode: tham số này thường được gọi là “hook code”, thủ tục Hook sử dụng giá trị

này để quyết định cách thức xử lý đối với sự kiện. Việc xử lý với mỗi sự kiện như

thế nào là hoàn toàn phụ thuộc vào người lập trình. Giá trị của hook code tùy

thuộc vào từng loại hook cụ thể, và mỗi loại hook sẽ có tập hợp những giá trị

hook code đặc trưng của riêng mình. Khi Windows truyền cho hàm giá trị hook

code âm, thủ tục không được xử lý sự kiện mà phải gọi hàm CallNextHookEx với




chính những tham số mà HĐH truyền cho nó. Sau đó, nó phải trả về giá trị được

trả về bởi hàm CallNextHookEx.

wParam, lParam: Đây là những thông tin cần thiết cho thủ tục Hook trong quá

trình xử lý sự kiện. Các giá trị này sẽ có ý nghĩa khác nhau tuỳ thuộc vào từng loại

hook.

Ví dụ: thủ tục gắn với hook WH_KEYBOARD sẽ nhận mã phím ảo (Virtual-Key

Code) từ wParam, đồng thời có được từ lParam thông tin mô tả trạng thái của bàn

phím khi sự kiện gõ phím xảy ra.

Mỗi loại Hook cần có cách xử lý khác nhau khi xây dựng thủ tục Hook.

Có thể cài đặt nhiều thủ tục Hook bằng cách dùng hàm SetWindowsHook hay

SetWindowsHookEx

Thủ tục Hook cài sau sẽ luôn nằm ở vị trí đầu tiên trong chuỗi Hook

b) Chuỗi Hook

Là một dãy các thủ tục Hook được liên kết theo thứ tự ưu tiên thực hiện giảm dần

Đặc điểm Chuỗi Hook:

Hệ thống có khả năng hỗ trợ nhiều loại hook khác nhau, mỗi loại được quy

định một cách thức truy nhập khác nhau Hệ thống duy trì từng chuỗi Hook

riêng biệt cho mỗi loại hook

Khi có một message được sinh ra thuộc một loại hook nào đó, nó sẽ được hệ

thống đẩy vào hàm hook đầu tiên trong chuỗi, sau đó được chuyển lần lượt đến

các thủ tục Hook kế tiếp nhờ xử lý trong thủ tục Hook.

Một chuỗi hook là một danh sách các con trỏ đặc biệt, nó được trỏ tới các hàm

CallBack gọi là hook procedure (thủ tục hook). Như vậy khi một sự kiện xuất

hiện, hệ thống sẽ chuyển sự kiện đó tới các thủ tục hook được tham chiếu bới

chuỗi hook theo thứ tự lần lượt. Vì thế phải thực hiện xong thủ tục này mới

được gọi thủ tục kế tiếp.




Sơ đồ Hook Chain




III. Minh họa cách lập trình Hook

1. Cài đặt thủ tục Hook

Một ứng dụng cần phải thực hiện việc Cài đặt thủ tục Hook khi muốn giám sát

thông điệp

Hàm SetWindowsHookEx sẽ cài đặt thủ tục Hook vào điểm bắt đầu của chuỗi

Hook

HHOOK SetWindowsHookEx( int hookMsg, HOOKPROC hookProc, HINSTANCE hIns, DWORD threadId);

Trong đó,

hookMsg: loại Hook

hookProc: con trỏ đến thủ tục Hook. Trường hợp Hook toàn cục, thủ tục

Hook phải lưu trong DLL; với Thread Hook, thủ tục Hook có thể chứa

trong chính thread tương ứng

hIns: handle của module chứa thủ tục Hook

threadId: ID của thread. Nếu là 0, Hook sẽ là Global

Ví dụ 1: Cài đặt Keyboard Hook toàn cục (load-time)

SetWindowsHookEx(WH_KEYBOARD, KeyboardProc, hInstDLL, 0);

Ví dụ 2: Cài đặt Keyboard Hook toàn cục (run-time)

HOOKPROC fnKeyboardProc; static HINSTANCE hInstDLL; static HHOOK hHook; hInstDLL = LoadLibrary((LPCTSTR) “myKBDLL.dll"); fnKeyboardProc = (HOOKPROC)GetProcAddress(hInstDLL, “KeyboardProc"); hHook = SetWindowsHookEx(WH_KEYBOARD, fnKeyboardProc, hInstDLL, 0);

Ví dụ 3: Cài đặt Keyboard Hook cục bộ

SetWindowsHookEx(WH_KEYBOARD, KeyboardProc, NULL,GetCurrentThreadId());




Ví dụ 4: Thủ tục hook cho Keyboard

LRESULT CALLBACK KeyboardProc(int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam) { if (nCode >= 0 && nCode == HC_ACTION) { pMsg = (MSG *)lParam; if (pMsg->message == WM_KEYDOWN) { char s[] = {LOBYTE(wParam),’\0’}; MessageBox(NULL, s, “Hook”, 0); } } return CallNextHookEx(hHook, nCode,wParam, lParam); }

Ví dụ 5: Hàm hook cho Mouse

LRESULT CALLBACK MouseProc(int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam) { if (nCode < 0) // không xử lý message return CallNextHookEx(hHook, nCode,wParam, lParam); // xử lý message char szBuf[128]; sprintf(szBuf, “MOUSE – Msg: %d, x: %d, y: %d”, wParam, LOWROD(lParam), HIWORD(lParam)); MessageBox(NULL, szBuf, “MouseHook”, MB_OK); return CallNextHookEx(hHook, nCode, wParam, lParam); }

2. Chuyển thông điệp đến thủ tục Hook kế tiếp

Sau khi thực hiện xong, thủ tục Hook sẽ gọi hàm CallNextHookEx để chuyển

message đến thủ tục Hook kế tiếp trong chuỗi Hook

LRESULT CallNextHookEx( HHOOK hHook, int code, WPARAM wParam, LPARAM lParam);

Tham số đầu tiên là handle của hook hiện hành, giá trị này có thể lấy được từ hàm

SetWindowsHookEx khi cài đặt hook.

Ba tham số tiếp theo là những giá trị mà thủ tục Hook hiện tại truyền cho thủ tục

Hook kế tiếp trong chuỗi Hook .


Trang 17



Reverse Engineering Association

Trong một số tình huống, thủ tục Hook hiện hành có thể không muốn chuyển

sự kiện cho thủ tục Hook kế tiếp khác trong cùng một chuỗi Hook. Lúc này, nếu loại

hook ta đang cài đặt cho phép huỷ bỏ sự kiện, và thủ tục của ta cũng có cùng quyết định

là hủy bỏ, nó sẽ không phải gọi hàm CallNextHookEx.

Trong thực tế, người lập trình sẽ không thể biết được vị trí thủ tục Hook của

mình trong chuỗi các hook. Bởi vì khi ta gọi hàm CallNextHookEx, Windows mới là

đối tượng quyết định xem phải chọn hàm nào để bàn giao sự kiện, và quá trình này dĩ

nhiên đã được HĐH giấu kín. Do đó, người lập trình phải tuân thủ các nguyên tắc của

Hệ điều hành khi cài đặt và sử dụng một hook.

3. Hủy bỏ cài đặt Hook

Sử dụng kỹ thuật Hook sẽ làm giảm khả năng thực thi của hệ thống

Do đó, khi không sử dụng Hook nữa nên hủy bỏ Hook khỏi hệ thống

BOOL UnhookWindowsHooks(HHOOK hHook);

Documents

Ky Thuat Lap Trinh Hook