x-hook针对Android平台ELF的PLT hook库

爱奇艺开源的一个针对 Android 平台 ELF (可执行文件和动态库) 的 PLT (Procedure Linkage Table) hook 库。

xhook 一直在稳定性和兼容性方面做着持续的优化。

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特征

• 支持 Android 4.0 (含) 以上版本 (API level >= 14)。

• 支持 armeabi, armeabi-v7a 和 arm64-v8a。

• 支持 ELF HASH 和 GNU HASH 索引的符号。

• 支持 SLEB128 编码的重定位信息。

• 不需要 ROOT 权限。

• 不依赖于任何的第三方动态库。

• 纯 C 的代码。比较小的库体积。

编译

你需要 google NDK 来编译 xhook。

最新版本的 xhook 在开发和调试中使用的 NDK 版本是 r16b。

• 编译动态库 (libxhook.so 和其他的用于测试的动态库)

./build_libs.sh

• 把动态库安装到 Demo 工程的 libs 目录中

./install_libs.sh

• 清除动态库

./clean_libs.sh

Demo

cd ./xhookwrapper/
./gradlew assembleDebug
adb install ./app/build/outputs/apk/debug/app-debug.apk

API

外部 API 头文件: libxhook/jni/xhook.h

1. 注册 hook 信息

int xhook_register(const char  *pathname_regex_str,  
                   const char  *symbol,  
                   void        *new_func,  
                   void       **old_func);

在当前进程的内存空间中，在每一个符合正则表达式 pathname_regex_str 的已加载ELF中，每一个调用 symbol 的 PLT 入口点的地址值都将给替换成 new_func。之前的 PLT 入口点的地址值将被保存在 old_func 中。

new_func 必须具有和原函数同样的函数声明。

成功返回 0，失败返回 非0。

pathname_regex_str 只支持 POSIX BRE 定义的正则表达式语法。

2. 执行 hook

int xhook_refresh(int async);

根据前面注册的 hook 信息，执行真正的 hook 操作。

给 async 参数传 1 表示执行异步的 hook 操作，传 0 表示执行同步的 hook 操作。

成功返回 0，失败返回 非0。

xhook 在内部维护了一个全局的缓存，用于保存最后一次从 /proc/self/maps 读取到的 ELF 加载信息。每次一调用 xhook_refresh 函数，这个缓存都将被更新。xhook 使用这个缓存来判断哪些 ELF 是这次新被加载到内存中的。我们每次只需要针对这些新加载的 ELF 做 hook 就可以了。

3. 清除缓存

void xhook_clear();

清除 xhook 的缓存，重置所有的全局标示。

如果你确定你需要的所有 PLT 入口点都已经被替换了，你可以调用这个函数来释放和节省一些内存空间。

4. 启用/禁用 调试信息

void xhook_enable_debug(int flag);

给 flag 参数传 1 表示启用调试信息，传 0 表示禁用调试信息。 (默认为：禁用)

调试信息将被输出到 logcat，对应的 TAG 为：xhook。

5. 启用/禁用 SFP (段错误保护)

void xhook_enable_sigsegv_protection(int flag);

给 flag 参数传 1 表示启用 SFP，传 0 表示禁用 SFP。 (默认为：启用)

xhook 并不是一个常规的业务层的动态库。在 xhook 中，我们不得不直接计算一些内存指针的值。在一些极端的情况和环境下，读或者写这些指针指向的内存会发生段错误。根据我们的测试，xhook 的行为将导致 APP 崩溃率增加 “一千万分之一” (0.0000001)。（具体崩溃率可能会增加多少，也和你想要 hook 的库和符号有关）。最终，我们不得不使用某些方法来防止这些无害的崩溃。我们叫它SFP (段错误保护)，它是由这些调用和值组成的：sigaction()， SIGSEGV， siglongjmp() 和 sigsetjmp()。

在 release 版本的 APP 中，你应该始终启用 SFP，这能防止你的 APP 因为 xhook 而崩溃。在 debug 版本的 APP 中，你应该始终禁用 SFP，这样你就不会丢失那些一般性的编码失误导致的段错误，这些段错误是应该被修复的。

应用举例

//监测内存泄露
xhook_register(".*\\.so$", "malloc",  my_malloc,  NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "calloc",  my_calloc,  NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "realloc", my_realloc, NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "free",    my_free,    NULL);

//监控 sockets 生命周期
xhook_register(".*\\.so$", "getaddrinfo", my_getaddrinfo, NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "socket",      my_socket,      NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "setsockopt"   my_setsockopt,  NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "bind",        my_bind,        NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "listen",      my_listen,      NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "connect",     my_connect,     NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "shutdown",    my_shutdown,    NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "close",       my_close,       NULL);

//过滤出和保存部分安卓 log 到本地文件
xhook_register(".*\\.so$", "__android_log_write",  my_log_write,  NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "__android_log_print",  my_log_print,  NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "__android_log_vprint", my_log_vprint, NULL);
xhook_register(".*\\.so$", "__android_log_assert", my_log_assert, NULL);

//追踪某些调用
xhook_register("^/system/.*$", "mmap",   my_mmap,   NULL);
xhook_register("^/vendor/.*$", "munmap", my_munmap, NULL);

//防御某些注入攻击
xhook_register(".*com\\.hacker.*\\.so$", "malloc",  my_malloc_always_return_NULL, NULL);
xhook_register(".*/libhacker\\.so$",     "connect", my_connect_with_recorder,     NULL);

//修复某些系统 bug
xhook_register(".*some_vendor.*/libvictim\\.so$", "bad_func", my_nice_func, NULL);

//现在执行 hook!
xhook_refresh(1);

许可证

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xhook 中大多数的源码使用 MIT 许可证，另外的一些源码使用 BSD 样式的许可证。

详细信息请查看 LICENSE 文件。