Использование Debug API

Использование Debug API С чего все начиналось: С начала. Мне нужно было написать перехватчик вызовов WinSock. Дабы любая программа могла работать через SOCKS5-проксик. Я посчитал, что перехват вызовов DLL'ки проще, чем судорожные попытки написать драйвер (да и сейчас так считаю). Енота, правда, ехидно улыбалась и говорила "ну-ну", но я-таки справился. SOCKS сниффер еще пишу, но в принципах перехвата уже разобрался :-) [Енота: разобраться-то он действительно разобрался, а соксифиера нет до сих пор...] Как все будет: Я предпочитаю не писать сухие статьи с кучей теории. Поскольку я люблю читать работающий исходный код, то и здесь будет только исходный код. Все пояснения я буду вставлять прямо в исходник - в виде комментариев. Впрочем, не надейтесь, что вам будет достаточно выдрать отсюда исходник, и он скомпилится. :-) Это не потому, что я специально что-то скрыл, а потому, что я вырезал кучу вспомогательных процедур, которые каждый может написать сам. Если вы, все же, паталогически ленивы - скачайте архив с полными рабочими исходниками. Оттуда точно заработает. Исходники: Наконец-то... начнем.

procedure DoDebugLoop;
{ собственно, это главная процедура перехватчика.
большую часть времени он крутится именно в ней }

var
 Event: TDebugEvent;
 { стандартная Win32 структура. для интересующихся:}
 ЕDebugEvent = record
  dwDebugEventCode: DWORD; // тип пришедшего события
  dwProcessId: DWORD; // Id прерванного процесса
  dwThreadId: DWORD; // Id прерванного потока
  case Integer of
  0: (Exception: TExceptionDebugInfo);
  1: (CreateThread: TCreateThreadDebugInfo);
  2: (CreateProcessInfo: TCreateProcessDebugInfo);
  3: (ExitThread: TExitThreadDebugInfo);
  4: (ExitProcess: TExitThreadDebugInfo);
  5: (LoadDll: TLoadDLLDebugInfo);
  6: (UnloadDll: TUnloadDLLDebugInfo);
  7: (DebugString: TOutputDebugStringInfo);
  8: (RipInfo: TRIPInfo);
  // эти части смотрите сами - не могу же я все разжевывать! :-)
 end;
следует добавить, что Microsoft - ребята странные. Функция GetThreadContext, при помощи которой реализуется пошаговая отладка и просмотр регистров, требует на входе хэндл процесса. а нам дают только его Id. после безуспешных поисков функции типа ConvertThreadIdToHandle [Енота: мечтатель, однако...] я решил, что придется заводить список запущенных потоков. в событии CREATE_THREAD_DEBUG_EVENT нам дают-таки хэндл. придется запоминать все созданные потоки (не забывая их забывать ( сорри :-) в EXIT_THREAD_DEBUG_EVENT). позже Sleepyhead сказал, что я все придумал очень правильно (ай да Кэтмар! ай да сукин сын! простите, классика :-) - так люди и делают. ну он большой, ему виднее :-) } dwContinueStatus: DWORD; { как системе обрабатывать событие в ContinueDebugEvent. обнаружилось, что если это событие - не исключение (EXCEPTION_DEBUG_EVENT), то этот флажок системе "по сараю". а если исключение, то есть два варианта: DBG_CONTINUE - наш "отладчик" успешно обработал все сам, и DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED, что значиит - передать исключение системе на обработку } CurThread: DWORD; { хэндл потока, найденный в нашем списке потоков (см. замечание чуть повыше) } HProc: DWORD; { хэндл процесса, который мы отлаживаем } Context: TContext; { контекст потока. проще говоря - содержание его регистров } ThreadList: array[0..99] of record Id, Handle: DWORD; end; { тот самый пресловутый список потоков, который мы своими ручками будем создавать и поддерживать. в принципе, это должен быть список или динамический массив, ибо количество потоков, которые может создать программа, заранее не известно, но не будем заморачиваться. код-то демонстрационный! } RetAddr: DWORD; { здесь будет храниться адрес возврата из перехваченной API-функции (так, на всякий случай. чтобы вы видели, как и откуда его можно добыть) } BPAddr: DWORD; { в учебных целях мы будем перехватывать только одну функцию. поэтому вместо списка обойдемся просто переменной. здесь будет храниться адрес первого байтика перехваченной функции } OrigByte: Byte; { а здесь будет храниться сам первый байтик } RestoreBreak: Boolean; { флажок, который указывает обработчику события EXCEPTION_SINGLE_STEP надо ли восстанавливать точку останова. весь перехват выглядит так: нашли стартовый адрес процедуры (это можно сделать просмотром таблицы экспорта у соответствующей DLL-ки. как именно - здесь не пишу. или разбирайтесь сами, или качайте мои исходники - там все есть. не то чтобы мне жалко, но к Debug API это имеет отношение весьма косвенное. опять же, если народ будет очень интересоваться, сделаю статью с quick overview формата PE); запомнили ее первый байт; записали вместо первого байта код $CC (это Int3 - DEBUG_EXCEPTION); по приходу DEBUG_EXCEPTION: проверили, точно ли мы прервались на адресе нашей точки останова. если нет - не делаем ничего. иначе: восстановили первый байт; установили флажок SINGLE_STEP; установили флажок ResoteBreak; ожидаем прихода события EXCEPTION_SINGLE_STEP; по приходу EXCEPTION_SINGLE_STEP: если установлен флажок RestoreBreak: вернули на место $CC; сбросили флажок ResoteBreak; } ProcessFinished: Boolean; { флажок, указывающий, завершился ли отлаживаемый процесс. Sleepyhead говорит, что иногда процесс не завершается корректно (к примеру, отладчик, который отлаживает отладчик, который отлаживает отладчик... [Енота: GNU's not Unix :-)]), поэтому если процесс не завершится сам, мы прибьем его руками }
begin
 FillChar(ThreadList, SizeOf(ThreadList), 0);
 HProc := 0;
 { хэндл процесса, который будем отлаживать.
 пока процесс не запущенным считается,
 соответственно - хэндла нету }

 ProcessFinished := True;
 { поскольку процесс не запустился,
 то он считается завершенным :-) }

 BPAddr := 0;
 { точку останова уточним,
 когда загрузится нужная DLL }

 RestoreBreak := False;
 repeat
  if not WaitForDebugEvent(Event, INFINITE) then
  break;
  { ожидаем прихода отладочного события. в реальном отладчике здеесь
  вместо INFINITE лучше задать маленькую константу, ожидать в цикле,
  там же в цикле организовывать взаимодействие с юзверем. или вообще
  для интерфейса отдельный поток создать }

  dwContinueStatus := DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED;
  { поскольку большинство исключений мы не обрабатываем,
  то по умолчанию так и говорим системе }

  CurThread := GetThreadHandleFromList(ThreadList, Event.dwThreadId);
  { просто поиск в массиве ThreadList. Id нам известен, ищем хэндл }
  case Event.dwDebugEventCode of
  { проверим - а что, собственно случилось? }
  CREATE_PROCESS_DEBUG_EVENT:
  { запустился новый процесс. запомним его хэндл, и сбросим флажок ProcessFinished }
  begin
  HProc := Event.CreateProcessInfo.HProcess;
  ProcessFinished := False;
  AddThreadToList(ThreadList, Event.dwThreadId, Event.CreateProcessInfo.hThread);
  end;
  EXIT_PROCESS_DEBUG_EVENT:
  { процесс завершился - значит, можно смело закрывать наш перехватчик.
  заодно установим флажок ProcessFinished }

  begin
  ProcessFinished := True;
  ContinueDebugEvent(Event.dwProcessId, Event.dwThreadId, DBG_CONTINUE);
  { это на всякий случай - чтобы ось точно прибила и процесс, и отладчик.
  в принципе, оно не надо, но смотри выше комментарий к ProcessFinished }

  break; { все, из цикла отладки можно смело выходить }
  end;
  CREATE_THREAD_DEBUG_EVENT:
  { процесс запустил новый поток. здесь у нас есть единственная возможность
  запомнить его хэндл. так и делаем }

  AddThreadToList(ThreadList, Event.dwThreadId, Event.CreateThread.hThread);
  EXIT_THREAD_DEBUG_EVENT:
  { процесс завершил исполнение потока. забудем его хэндл }
  DeleteThreadFromList(ThreadList, Event.dwThreadId);
  LOAD_DLL_DEBUG_EVENT:
  { процесс загрузил какую-то DLL'ку. проверим, не та ли
  это, которая нам нужна. если та, установим точку останова.
  текст процедуры смотрите ниже }

  ProcessDLLExport(HProc, DWORD(Event.LoadDll.lpBaseOfDll));
  UNLOAD_DLL_DEBUG_EVENT:
  { процесс выгрузил какую-то DLL'ку. по-правилам,
  это надо бы обработать, но поскольку я перехватываю вызовы kernel32.dll,
  который всегда (за очень-очень редким исключением :-) линкуется статически,
  то это событие я просто игнорирую. а вообще-то надо запомнить
  адрес загрузки нужной нам DLL в LOAD_DLL_DEBUG_EVENT
  (ибо это единственный способ идентифицировать DLL'ку),
  а здесь проверять - не наша ли это. если наша - обнулить BPAddr.
  можете дописать сами - как любят говорить авторы книг:
  "в качестве упражнения" :-) [Енота: ага. а сам, когда видит
  в книге эту фразу, разражается потоком нецензурной лексики :-)] }

  WriteLn('unloading DLL: ', IntToHex(DWORD(Event.UnloadDll.lpBaseOfDll), 8));
  EXCEPTION_DEBUG_EVENT:
  { какое-то исключение. проверим поточнее... }
  case Event.Exception.ExceptionRecord.ExceptionCode of
  EXCEPTION_BREAKPOINT:
  { это - точка останова. здесь мы уточним: наша или нет. дело в том,
  что система сама генерирует это событие, когда процесс загрузился,
  но перед тем, как он запущен (полсе того, как системный загрузчик
  загрузил процесс и все его DLL'ки. как раз перед тем, как исполнить
  первую инструкцию процесса). плюс - мало ли, какой код внутри
  исследуемого процесса может быть? так что... }

  begin
  dwContinueStatus := DBG_CONTINUE;
  { скажем системе, что это исключение мы обработали сами, пусть не напрягается }
  Context.ContextFlags := CONTEXT_CONTROL or CONTEXT_INTEGER or CONTEXT_SEGMENTS;
  GetThreadContext(CurThread, Context);
  { получили контекст прерванного потока. больше всего нас интересуют IP и Flags.
  остальные регистры запросили просто для полноты картины }

  if (BPAddr <> 0) and (Context.EIP = BPAddr + 1) then
  begin
  { если мы уже установили нашу точку останова и прервались именно на ней... }
  RetAddr := ReadProcessLong(HProc, Context.ESP);
  { то получим адрес возврата из перехваченной нами функции.
  он нам не нужен, на самом-то деле, это просто пример - откуда его брать.
  если вам нужны параметры - ReadProcessLong(HProc, Context.ESP + 4)
  будет первым, ...+ 8) - вторым, и так далее... кстати, ReadProcessLong -
  просто обертка для системной функции ReadProcessMemory. читает 4 байтика.
  для удобства. думаю, что у вас не будет проблем сделать себе такую же :-) }

  WriteLn('Return address: 0x', IntToHex(RetAddr, 8));
  { дальше - уменьшим IP на еденичку (чтобы исполнить ту инструкцию,
  которую мы заменили на нашу точку останова)... реально, EIP-1
  хранится в BPAddr. так и запишем... }

  Context.EIP := BPAddr;
  { ...и восстановим оригинальный первый байтик этой инструкции }
  WriteProcessByte(HProc, BPAddr, OrigByte);
  { установим флажок для того, чтобы система генерировала
  событие EXCEPTION_SINGLE_STEP. в этом событии надо будет вернуть
  точку останова на место, иначе перехват состоится ровно один раз :-)
  [Енота: а то бы читатель сам не догадался...] }

  RestoreBreak := True;
  Context.EFlags := Context.EFlags or EFLAGS_TRACE;
  { вышеприведенной инструкцией мы сообщаем системе,
  что хотим получать по событию (EXCEPTION_SINGLE_STEP) после каждой
  исполненной в отлаживаемом процессе машинной команды. кстати,
  значение константы EFLAGS_TRACE = $100 }

  Context.ContextFlags := CONTEXT_CONTROL;
  SetThreadContext(CurThread, Context);
  { установим новое значение регистров потока }
  end;
  end;
  EXCEPTION_SINGLE_STEP:
  { выполнена одна машинная команда. скорее всего,
  возниконовение этого события - результат выполнения нашей точки останова,
  но кто знает? проверим флажки. если надо - восстановим точку останова }

  begin
  dwContinueStatus := DBG_CONTINUE;
  { скажем системе, что это исключение мы обработали сами, пусть не напрягается }
  Context.ContextFlags := CONTEXT_CONTROL;
  GetThreadContext(CurThread, Context);
  if RestoreBreak and (Context.EIP >= BPAddr) and (Context.EIP <= BPAddr + 32) then
  begin
  { это действительно "наше" событие. восстановим точку останова,
  чтобы перехватчик работал и дальше }

  OrigByte := WriteInt3(HProc, BPAddr);
  RestoreBreak := False;
  Context.EFlags := Context.EFlags and not EFLAGS_TRACE;
  { сбросим флажок трассировки, ибо больше это событие нам не надо }
  end
  else
  if RestoreBreak then
  Context.EFlags := Context.EFlags or EFLAGS_TRACE;
  { вернем флажок трассировки, если событие не наше -
  нам ведь надо нашего дождаться. у меня система сама скидывает сей флаг,
  так что на всякий случай... }

  Context.ContextFlags := CONTEXT_CONTROL;
  SetThreadContext(CurThread, Context);
  end;
  end;
  end;
  if not ContinueDebugEvent(Event.dwProcessId, Event.dwThreadId, dwContinueStatus) then
  break;
  { все. смело позволяем отлаживаемому процессу исполняться дальше }
 until
  False;
 { сюда мы попадем только при каком-нибудь сбое или завершении процесса.
 на всякий случай (по совету SleepyHead'а) проверим: а точно наш
 отлаживаемый процесс завершился? если нет - прибьем руками }

 if not ProcessFinished then
 begin
  repeat
  TerminateProcess(HProc, RetAddr);
  if not WaitForDebugEvent(Event, INFINITE) then
  break;
  if (Event.dwDebugEventCode = EXIT_PROCESS_DEBUG_EVENT) then
  break;
  if not ContinueDebugEvent(Event.dwProcessId, Event.dwThreadId, DBG_CONTINUE) then
  break;
  until
  False;
  ContinueDebugEvent(Event.dwProcessId, Event.dwThreadId, DBG_CONTINUE);
 end;
 { все. закончили :-) }
end;
{ а вот процедурка, которая устанавливает точку останова }
procedure ProcessDLLExport(PrcH, Base: DWORD);
var
 DLLName: string;
 ExpTbl: TExportHeader;
 N: DWORD;
begin
 if (BPAddr <> 0) then
  exit;
 { если уже установлена - не делать ничего }
 if not FindExportTable(PrcH, Base, ExpTbl) then
  exit;
 { если не смогли найти в DLL'ке таблицу экспорта (мало ли...) -
 тоже ничего не делать }

 DLLName := ANSILowerCase(GetASCIIZString(PrcH, ExpTbl.NameRVA + Base));
 { получили имя DLL'ки }
 if (DLLName <> 'kernel32.dll') then
  exit;
 { не наша? если да - снова не делаем ничего }
 N := FindExportIndexByName(PrcH, Base, 'AllocConsole', ExpTbl);
 N := FindExportByIndex(PrcH, Base, N, ExpTbl);
 { нашли по таблице экспорта точку входа (если не нашли -
 опять же ничего делать не надо }

 if (N = 0) then
  exit;
 { а если нашли - запомним необходимую информацию и установим останов }
 BPAddr := N;
 OrigByte := WriteInt3(PrcH, N);
 { WriteInt3 просто возвращает в качестве результата старый байтик,
 и на его место записывает код $CC - инструкция Int3. когда система
 встречает эту инструкцию, она генерирует исключение EXCEPTION_BREAKPOINT }

end;

Все. Не так страшен черт, как его малюют [Енота: или: не так страшен Гейтс... :-)]. Остались мелочи.
Если вы запускаете процесс сами, не забудьте указать в CreateProcess флажок DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS, чтобы отладчик мог работать, и чтобы процессы, которые может запустить отлаживаемая программа не отлаживались нами (а зачем нам дочерние процессы? если хотим перехватывать вызовы и в них, проще будет ловить непосредственно CreateProcess, и для каждого "новорожденного" запускать свою копию отладчика. Тем более, что если мы присоединяемся к уже запущенному процессу, то система по умолчанию ставит флажок DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS. Так что перехватывать CreateProcess надежнее).
Если же вы хотите присоединиться к уже запущенному процессу, то узнайте его Id (с помощью TaskManager в NT или программно), и смело пишите DebugActiveProcess(ProcessId). В дальнейшем никаких различий между работой с процессом, запущенным нами и процессом, к которому мы присоединились "на лету" уже нет.
И еще: учтите, что если наш отладчик завершится, то система автоматически прибьет и процесс, который мы имели счастье отлаживать. Способа "отсоединиться" от процесса нет: взялся за гуж, не говори, что не дюж. :-)
Также замечу, что полезно обрабатывать возможные ошибки при вызове системных функций. Здесь я их - в основном - смело игнорирую, но вам бы лучше так не поступать.
Полные рабочие исходники можно взять с нашего сайта: http://www.piranha-home.org. Если кто-то поможет в деле перевода статьи на английский - буду очень благодарен
http://delphiworld.narod.ru/
DelphiWorld 6.0

Отправить комментарий

Проверка
Антиспам проверка
Image CAPTCHA
...