前言
前两篇介绍了软件断点与内存断点，这两种类型的断点都会留下明显的痕迹，也有相应的应对措施，对于软件断点，可以用CRC校验来检测；对于内存断点，可以起一个线程不断刷新PTE的属性，防止其被修改。而本篇要介绍的硬件断点就比较难防了，所以这也是硬件断点值得学习的地方。
硬件断点的原理
硬件断点的实现需要借助调试寄存器DR0~DR7，其结构如下：
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DR0~DR3
这四个寄存器用于设置硬件断点，由于只有4个断点寄存器，所以最多只能设置4个硬件调试断点。
DR7
Dr7是最重要的寄存器，它控制着断点的各类属性：
- L0/G0-L3/G3：控制Dr0-Dr3是否有效，是局部还是全局的。每次异常后，Lx都被清零，Gx不清零。
- LENx(断点长度)：00(1字节)，01(2字节)，11(4字节)
- R/Wx(断点类型)：00(执行断点)，01(写入断点)，11(访问断点)
DR6
- 硬件调试断点产生的异常是 STATUS_SINGLE_STEP（单步异常）
- B0~B3：哪个寄存器触发的异常。
但是还有一种情况也会产生单步异常 ![]()
当Eflags的TF位置1时，产生的异常也是单步异常。DR6的作用就是用来确定产生的是哪一种单步异常。当B0-B3中有值时，则可以确定是某一个硬件断点触发产生的单步异常。若B0-B3的值均为空，说明是Eflags的TF值置1产生的单步异常。
下断过程
下断时将需要下断的线性地址写入Dr0~Dr3中任意一个寄存器中，当CPU执行到该线性地址时，发现与调试寄存器中的值相同，便会断下，触发异常。注意一点，这里下断是修改当前线程Context中记录的调试寄存器的值，线程间是隔离的，因为设置硬件断点不会影响到别的线程。
硬件断点执行流程（被调试进程角度）
尽管硬件断点的下断借助了调试寄存器，但是从执行流程上来看，仍然是通过触发异常来实现调试，所以调试的本质就是异常的分发。硬件断点的执行流程也可以完全参考软件断点的执行流程，仅有开始的异常处理函数不同：
- CPU执行时检测到当前的地址与其中一个调试寄存器（Dr0~Dr3）中存的地址相同。
- 查IDT表找到对应的中断处理函数（nt!_KiTrap01）
- CommonDispatchException
- KiDispatchException
- DbgkForwardException
- DbgkpSendApiMessage(x, x)
硬件断点的处理（调试器角度）
下断处
硬件断点测试时的下断处与软件断点或内存断点不同，软件断点与内存断点都可以断在OEP处，但是硬件断点不可以断在OEP处，因为此时主线程还未创建出来（参考CreateProcess创建调试关系时产生的调试事件）
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而硬件断点又是基于线程的。没有线程硬件断点自然是无法触发的。因此可以换一种方式，在OEP处下一个软件断点，当触发软件断点后，会进入软件断点处理函数，这样也就有线程了，就可以触发硬件断点了（可以断在OEP+1处）。硬件断点实现如下（下断处的代码省略）：
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| VOID SetHardBreakPoint(PVOID pAddress)
{
CONTEXT Context;
Context.ContextFlags = CONTEXT_FULL | CONTEXT_DEBUG_REGISTERS;
GetThreadContext(hDebugeeThread, &Context);
Context.Dr0 = (DWORD)pAddress;
Context.Dr7 |= 1;
Context.Dr7 &= 0xfff0ffff;
SetThreadContext(hDebugeeThread, &Context);
}
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处理函数
由于单步异常有两种情况，因此在处理函数内部需要判断一下是否为硬件断点导致的异常，这里的代码逻辑也相对清晰，不作具体分析。
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| BOOL SingleStepExceptionProc(EXCEPTION_DEBUG_INFO * pExceptionInfo)
{
CONTEXT Context;
BOOL bRet = FALSE;
Context.ContextFlags = CONTEXT_FULL | CONTEXT_DEBUG_REGISTERS;
GetThreadContext(hDebugeeThread,&Context);
if(Context.Dr6&0xF)
{
printf("硬件断点 %d 0x%p\n",Context.Dr7 & 0x00030000,Context.Dr0);
Context.Dr0 = 0;
Context.Dr7 &= 0xfffffffe;
}
else
{
printf("单步异常 0x%p\n",Context.Eip);
Context.EFlags &= 0xfffffeff;
}
while(bRet == FALSE)
{
bRet = WaitForUserCommand();
}
return bRet;
}
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硬件Hook过检测
学到这里，我们已经掌握了异常以及调试相关的一些基础知识，这里介绍一种可以过检测的Hook手法，利用硬件断点不会修改机器码的特性，以及异常处理函数的机制实现。下面看代码：
DLL入口函数
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| int APIENTRY DllMain(HMODULE hModule, DWORD reason, LPVOID reserved)
{
if (reason == DLL_PROCESS_ATTACH)
{
SetSehHook();
}
return TRUE;
}
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DLL核心逻辑
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| #include "windows.h"
#include "TlHelp32.h"
#include "stdio.h"
#include "limits.h"
typedef HANDLE(WINAPI *OPENTHREAD) (DWORD dwFlag, BOOL bUnknow, DWORD dwThreadId);
OPENTHREAD g_lpfnOpenThread = NULL;
DWORD g_HookAddr;
DWORD g_HookAddrOffset;
void GetInformation(PCONTEXT context)
{
printf("EAX: %X \nEBX: %X\nECX: %X\nEDX: %X\nESP: %X\nEBP: %X\nESI: %X\nEDI: %X\n",
context->Eax,
context->Ebx,
context->Ecx,
context->Edx,
context->Esp,
context->Ebp,
context->Esi,
context->Edi
);
printf("参数 \n"
"参数1: %X\n"
"参数2: %s\n"
"参数3: %s\n"
"参数4: %s\n",
(HWND) (*(DWORD*)(context->Esp + 0x4)),
(char*)(*(DWORD*)(context->Esp + 0x8)),
(char*)(*(DWORD*)(context->Esp + 0xC)),
(UINT) (*(DWORD*)(context->Esp + 0x10))
);
}
void ModifytheText(PCONTEXT debug_context)
{
char* text = (char*)(*(DWORD*)(debug_context->Esp + 0x8));
int length = strlen(text);
DWORD oldprotect = 0;
VirtualProtect(text, length, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &oldprotect);
_snprintf(text, length, "Hook 成功");
VirtualProtect(text, length, oldprotect, &oldprotect);
}
void __declspec(naked) OriginalFunc(void)
{
__asm
{
mov edi, edi
jmp[g_HookAddrOffset]
}
}
LONG WINAPI ExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS ExceptionInfo)
{
if (ExceptionInfo->ExceptionRecord->ExceptionCode == EXCEPTION_SINGLE_STEP)
{
if ((DWORD)ExceptionInfo->ExceptionRecord->ExceptionAddress == g_HookAddr)
{
PCONTEXT pcontext = ExceptionInfo->ContextRecord;
ModifytheText(pcontext);
GetInformation(pcontext);
pcontext->Eip = (DWORD)&OriginalFunc;
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
}
}
return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}
void SetSehHook()
{
g_lpfnOpenThread = (OPENTHREAD)GetProcAddress(LoadLibrary(L"kernel32.dll"),"OpenThread");
g_HookAddr = (DWORD)GetProcAddress(GetModuleHandle(L"user32.dll"), "MessageBoxA");
g_HookAddrOffset = g_HookAddr + 2;
printf("MessageBoxA：%X\n", g_HookAddr);
HANDLE hTool32 = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPTHREAD, 0);
if (hTool32 != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
THREADENTRY32 thread_entry32;
thread_entry32.dwSize = sizeof(THREADENTRY32);
HANDLE hHookThrad = NULL;
DWORD dwCount = 0;
if (Thread32First(hTool32, &thread_entry32))
{
do
{
if (thread_entry32.th32OwnerProcessID == GetCurrentProcessId())
{
dwCount++;
if (dwCount == 1)
{
hHookThrad = g_lpfnOpenThread(
THREAD_SET_CONTEXT | THREAD_GET_CONTEXT | THREAD_QUERY_INFORMATION,
FALSE,
thread_entry32.th32ThreadID);
}
}
thread_entry32.dwSize = sizeof(THREADENTRY32);
} while (Thread32Next(hTool32,&thread_entry32));
SetUnhandledExceptionFilter(ExceptionFilter);
CONTEXT thread_context = { CONTEXT_DEBUG_REGISTERS };
thread_context.Dr0 = g_HookAddr ;
thread_context.Dr7 = 1;
SetThreadContext(hHookThrad, &thread_context);
CloseHandle(hHookThrad);
}
CloseHandle(hTool32);
}
}
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这里简单说明一下这个代码的逻辑：
首先在SetSehHook函数中获取到想要Hook的地址
然后注册一个顶层异常处理函数ExceptionFilter（在没有调试器，且没有其它SEH的情况下，发生异常一定会调用这），ExceptionFilter调用了ModifytheText以及GetInformation，这两个函数通过Hook实现修改被Hook函数的参数，并打印相关寄存器中的状态。这些信息均可以通过Context获取到。
对要进行Hook的地址设置硬件断点，由于硬件断点就是异常，触发异常时便会调用注册的顶层异常处理函数ExceptionFilter，发生异常时，相应的环境信息也可以通过异常调试事件结构体ExceptionInfo->ContextRecord来获取。但是这个结构里似乎没有ContextRecord，参考下图。
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（由于这是海哥的代码，所以理论上是跑的通的。这个点需要保留思考一下，二刷时得跑一遍这个代码，看看这个值是否存在）总之获取了Context保存的信息后，也就获取了寄存器以及堆栈的情况，就可以修改或者打印被Hook函数的参数了，从而达到Hook的目的。
这种依赖硬件断点的Hook，具有一点的隐蔽性，因为它不会修改被Hook的代码本身，但仍然有反制的手段，这里就不再展开。
参考资料
参考笔记：
参考教程：
