HOOK API （一）——HOOK基礎+一個鼠標鈎子實例

本文轉載自查看原文 2015-06-22 00:28 18139 鼠標鈎子/ HOOK/ Windows開發相關/ HOOK API

HOOK API （一）——HOOK基礎+一個鼠標鈎子實例

原文出處：http://www.cnblogs.com/fanling999/p/4592740.html

code: https://github.com/hfl15/windows_kernel_development/tree/master/demo_source_code/MouseHook

0x00 起因

最近在做畢業設計，有一個功能是需要實現對剪切板的監控和進程的防終止保護。原本想從內核層實現，但沒有頭緒。最后決定從調用層入手，即采用HOOK API的技術來掛鈎相應的API，從而實現預期的功能。在這樣的需求下，就開始學習了HOOK API。

0x01什么是HOOK API

HOOK（鈎子，掛鈎）是一種實現Windows平台下類似於中斷的機制。HOOK機制允許應用程序攔截並處理Windows消息或指定事件，當指定的消息發出后，HOOK程序就可以在消息到達目標窗口之前將其捕獲，從而得到對消息的控制權，進而可以對該消息進行處理或修改，加入我們所需的功能。鈎子按使用范圍分，可分為線程鈎子和系統鈎子，其中，系統鈎子具有相當大的功能，幾乎可以實現對所有Windows消息的攔截、處理和監控。這項技術涉及到兩個重要的API，一個是SetWindowsHookEx，安裝鈎子；另一個是UnHookWindowsHookEx，卸載鈎子。

本文使用的HOOK API技術，是指截獲系統或進程對某個API函數的調用，使得API的執行流程轉向我們指定的代碼段，從而實現我們所需的功能。Windows下的每個進程均擁有自己的地址空間，並且進程只能調用其地址空間內的函數，因此HOOK API尤為關鍵的一步是，設法將自己的代碼段注入到目標進程中，才能進一步實現對該進程調用的API進行攔截。然而微軟並沒有提供HOOK API的調用接口，這就需要開發者自己編程實現，大家所熟知的防毒軟件、防火牆軟件等均采用HOOK API實現。

一般來說，HOOK API由兩個組成部分，即實現HOOK API的DLL文件，和啟動注入的主調程序。本文采用HOOK API 技術對剪切板相關的API 函數進行攔截，從而實現對剪切板內容的監控功能，同樣使用該技術實現進程防終止功能。其中DLL文件支持HOOK API的實現，而主調客戶端程序將在初始化時把帶有HOOK API功能的DLL隨着鼠標鈎子的加載注入到目標進程中，這里的鼠標鈎子屬於系統鈎子。

0x02 鈎子的類型

1、按事件分類

有如下的幾種常用類型

　　（1）鍵盤鈎子和低級鍵盤鈎子可以監視各種鍵盤消息。

　　（2）鼠標鈎子和低級鼠標鈎子可以監視各種鼠標消息。

　　（3）外殼鈎子可以監視各種Shell事件消息。比如啟動和關閉應用程序。

　　（4）日志鈎子可以記錄從系統消息隊列中取出的各種事件消息。

　　（5）窗口過程鈎子監視所有從系統消息隊列發往目標窗口的消息。

此外，還有一些特定事件的鈎子提供給我們使用，不一一列舉。

下面描述常用的Hook類型：

1、WH_CALLWNDPROC和WH_CALLWNDPROCRET Hooks

WH_CALLWNDPROC和WH_CALLWNDPROCRET Hooks使你可以監視發送到窗口過程的消息。系統在消息發送到接收窗口過程之前調用WH_CALLWNDPROC Hook子程，並且在窗口過程處理完消息之后調用WH_CALLWNDPROCRET Hook子程。WH_CALLWNDPROCRET Hook傳遞指針到CWPRETSTRUCT結構，再傳遞到Hook子程。CWPRETSTRUCT結構包含了來自處理消息的窗口過程的返回值，同樣也包括了與這個消息關聯的消息參數。

2、WH_CBT Hook

在以下事件之前，系統都會調用WH_CBT Hook子程，這些事件包括：

1. 激活，建立，銷毀，最小化，最大化，移動，改變尺寸等窗口事件；

2. 完成系統指令；

3. 來自系統消息隊列中的移動鼠標，鍵盤事件；

4. 設置輸入焦點事件；

5. 同步系統消息隊列事件。

Hook子程的返回值確定系統是否允許或者防止這些操作中的一個。

3、WH_DEBUG Hook

在系統調用系統中與其他Hook關聯的Hook子程之前，系統會調用WH_DEBUG Hook子程。你可以使用這個Hook來決定是否允許系統調用與其他Hook關聯的Hook子程。

4、WH_FOREGROUNDIDLE Hook

當應用程序的前台線程處於空閑狀態時，可以使用WH_FOREGROUNDIDLE Hook執行低優先級的任務。當應用程序的前台線程大概要變成空閑狀態時，系統就會調用WH_FOREGROUNDIDLE Hook子程。

5、WH_GETMESSAGE Hook

應用程序使用WH_GETMESSAGE Hook來監視從GetMessage or PeekMessage函數返回的消息。你可以使用WH_GETMESSAGE Hook去監視鼠標和鍵盤輸入，以及其他發送到消息隊列中的消息。

6、WH_JOURNALPLAYBACK Hook

WH_JOURNALPLAYBACK Hook使應用程序可以插入消息到系統消息隊列。可以使用這個Hook回放通過使用WH_JOURNALRECORD Hook記錄下來的連續的鼠標和鍵盤事件。只要WH_JOURNALPLAYBACK Hook已經安裝，正常的鼠標和鍵盤事件就是無效的。WH_JOURNALPLAYBACK Hook是全局Hook，它不能象線程特定Hook一樣使用。WH_JOURNALPLAYBACK Hook返回超時值，這個值告訴系統在處理來自回放Hook當前消息之前需要等待多長時間（毫秒）。這就使Hook可以控制實時事件的回放。WH_JOURNALPLAYBACK是system-wide local hooks，它們不會被注射到任何行程位址空間。（估計按鍵精靈是用這個hook做的）

7、WH_JOURNALRECORD Hook

WH_JOURNALRECORD Hook用來監視和記錄輸入事件。典型的，可以使用這個Hook記錄連續的鼠標和鍵盤事件，然后通過使用WH_JOURNALPLAYBACK Hook來回放。WH_JOURNALRECORD Hook是全局Hook，它不能象線程特定Hook一樣使用。WH_JOURNALRECORD是system-wide local hooks，它們不會被注射到任何行程位址空間。

8、WH_KEYBOARD Hook

在應用程序中，WH_KEYBOARD Hook用來監視WM_KEYDOWN and WM_KEYUP消息，這些消息通過GetMessage or PeekMessage function返回。可以使用這個Hook來監視輸入到消息隊列中的鍵盤消息。

9、WH_KEYBOARD_LL Hook

WH_KEYBOARD_LL Hook監視輸入到線程消息隊列中的鍵盤消息。

10、WH_MOUSE Hook

WH_MOUSE Hook監視從GetMessage 或者 PeekMessage 函數返回的鼠標消息。使用這個Hook監視輸入到消息隊列中的鼠標消息。

11、WH_MOUSE_LL Hook

WH_MOUSE_LL Hook監視輸入到線程消息隊列中的鼠標消息。

12、WH_MSGFILTER 和 WH_SYSMSGFILTER Hooks

WH_MSGFILTER 和 WH_SYSMSGFILTER Hooks使我們可以監視菜單，滾動條，消息框，對話框消息並且發現用戶使用ALT+TAB or ALT+ESC 組合鍵切換窗口。WH_MSGFILTER Hook只能監視傳遞到菜單，滾動條，消息框的消息，以及傳遞到通過安裝了Hook子程的應用程序建立的對話框的消息。WH_SYSMSGFILTER Hook監視所有應用程序消息。WH_MSGFILTER 和 WH_SYSMSGFILTER Hooks使我們可以在模式循環期間過濾消息，這等價於在主消息循環中過濾消息。通過調用CallMsgFilter function可以直接的調用WH_MSGFILTER Hook。通過使用這個函數，應用程序能夠在模式循環期間使用相同的代碼去過濾消息，如同在主消息循環里一樣。

13、WH_SHELL Hook

外殼應用程序可以使用WH_SHELL Hook去接收重要的通知。當外殼應用程序是激活的並且當頂層窗口建立或者銷毀時，系統調用WH_SHELL Hook子程。

WH_SHELL 共有５鍾情況：

只要有個top-level、unowned 窗口被產生、起作用、或是被摧毀；
當Taskbar需要重畫某個按鈕；
當系統需要顯示關於Taskbar的一個程序的最小化形式；
當目前的鍵盤布局狀態改變；
當使用者按Ctrl+Esc去執行Task Manager（或相同級別的程序）。

按照慣例，外殼應用程序都不接收WH_SHELL消息。所以，在應用程序能夠接收WH_SHELL消息之前，應用程序必須調用SystemParametersInfo function注冊它自己。

以上是13種常用的hook類型！

2、按使用范圍分類

主要有線程鈎子和系統鈎子：

（1）線程鈎子監視指定線程的事件消息。

（2）系統鈎子監視系統中的所有線程的事件消息。因為系統鈎子會影響系統中所有的應用程序，所以鈎子函數必須放在獨立的動態鏈接庫(DLL)

中。這是系統鈎子和線程鈎子很大的不同之處。

幾點需要說明的地方：

（1）如果對於同一事件（如鼠標消息）既安裝了線程鈎子又安裝了系統鈎子，那么系統會自動先調用線程鈎子，然后調用系統鈎子。

（2）對同一事件消息可安裝多個鈎子處理過程，這些鈎子處理過程形成了鈎子鏈。當前鈎子處理結束后應把鈎子信息傳遞給下一個鈎子函數。而且最近安裝的鈎子放在鏈的開始，而最早安裝的鈎子放在最后，也就是后加入的先獲得控制權。

（3）鈎子特別是系統鈎子會消耗消息處理時間，降低系統性能。只有在必要的時候才安裝鈎子，在使用完畢后要及時卸載。

0x03編寫鈎子程序

編寫鈎子程序的步驟分為三步：定義鈎子函數、安裝鈎子和卸載鈎子。

1．定義鈎子函數

　　鈎子函數是一種特殊的回調函數。鈎子監視的特定事件發生后，系統會調用鈎子函數進行處理。不同事件的鈎子函數的形式是各不相同的。下面以鼠標鈎子函數舉例說明鈎子函數的原型：

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

參數wParam和 lParam包含所鈎消息的信息，比如鼠標位置、狀態，鍵盤按鍵等。nCode包含有關消息本身的信息，比如是否從消息隊列中移出。

我們先在鈎子函數中實現自定義的功能，然后調用函數 CallNextHookEx.把鈎子信息傳遞給鈎子鏈的下一個鈎子函數。CallNextHookEx.的原型如下：

LRESULT CallNextHookEx( HHOOK hhk, int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam )

參數 hhk是鈎子句柄。nCode、wParam和lParam 是鈎子函數。

當然也可以通過直接返回TRUE來丟棄該消息，就阻止了該消息的傳遞。

2．安裝鈎子

　　在程序初始化的時候，調用函數SetWindowsHookEx安裝鈎子。其函數原型為：

HHOOK SetWindowsHookEx( int idHook,HOOKPROC lpfn, INSTANCE hMod,DWORD dwThreadId )

參數idHook表示鈎子類型，它是和鈎子函數類型一一對應的。比如，WH_KEYBOARD表示安裝的是鍵盤鈎子，WH_MOUSE表示是鼠標鈎子等等。

　　Lpfn是鈎子函數的地址。

　　HMod是鈎子函數所在的實例的句柄。對於線程鈎子，該參數為NULL；對於系統鈎子，該參數為鈎子函數所在的DLL句柄。

　　 dwThreadId 指定鈎子所監視的線程的線程號。對於全局鈎子，該參數為NULL。

　　SetWindowsHookEx返回所安裝的鈎子句柄。

3．卸載鈎子

當不再使用鈎子時，必須及時卸載。簡單地調用函數：

BOOL UnhookWindowsHookEx( HHOOK hhk)即可。

值得注意的是線程鈎子和系統鈎子的鈎子函數的位置有很大的差別。線程鈎子一般在當前線程或者當前線程派生的線程內，而系統鈎子必須放在獨立的動態鏈接庫中，實現起來要麻煩一些。

0x04 一個實例——低級鼠標鈎子程序

由0x02節，鼠標鈎子類型有兩個，一個是WH_MOUSE，另一個是WH_MOUSE_LL。其中WH_MOUSE_LL Hook，WH_MOUSE_LL Hook監視輸入到線程消息隊列中的鼠標消息。本例測試的是WH_MOUSE_LL。

參看上一小結可知，編寫鈎子程序的三個步奏是：

(1) 定義鈎子函數：

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

(2) 安裝鈎子：

HHOOK SetWindowsHookEx( int idHook,HOOKPROC lpfn, INSTANCE hMod,DWORD dwThreadId )

(3) 卸載鈎子：

BOOL UnhookWindowsHookEx( HHOOK hhk)

還需要注意一點：系統鈎子必須放在獨立的動態鏈接庫中。由此，程序分為兩個部分：一個是鈎子程序動態鏈接庫，實現了鼠標鈎子程序；另一個是MFC操作窗體，對DLL進行加載和卸載，即對DLL進行測試。

HOOK DLL的編寫

新建項目——> Visual C++ ——> MFC DLL

 // 自定義消息
#define WM_HOOKMSG WM_USER + 106

/* 共享代碼段，所有線程共享 */
#pragma data_seg("SHARED")

static HHOOK hhkMouse = NULL;             // 鼠標鈎子句柄
static HINSTANCE g_hInstance = NULL;   // 本DLL的實例句柄
static HWND g_hWnd = NULL;                // 調用DLL的主窗口句柄

#pragma data_seg()
#pragma comment(linker,"/section:SHARED,rws")

/* 定義低級鼠標子函數 */
LRESULT CALLBACK LowLevelMouseProc(int nCode,WPARAM wParam,LPARAM lParam){

    // 有鼠標消息時，將其發給主程序
    if ( g_hWnd != NULL && nCode == HC_ACTION) {
        ::SendMessage(g_hWnd,WM_HOOKMSG,wParam,lParam);
    }

    return CallNextHookEx(hhkMouse,nCode,wParam,lParam);
}

/* 安裝低級鼠標子函數，從而截獲系統所有的鼠標信息 */
BOOL WINAPI StartHookMouse(HWND hwnd){

    g_hWnd = hwnd;
    hhkMouse = SetWindowsHookEx(WH_MOUSE_LL,LowLevelMouseProc,g_hInstance,0);

    if ( NULL == hhkMouse) {
        return FALSE;
    } else{
        return TRUE;
    }
}

/* 卸載低級鼠標鈎子 */
VOID WINAPI StopHookMouse(){

    if (hhkMouse != NULL) {
        ::UnhookWindowsHookEx(hhkMouse);
    }

}

/* 獲取自身 DLL 句柄 */
BOOL ChookDllApp::InitInstance(){

    CWinApp::InitInstance();
    g_hInstance = ::AfxGetInstanceHandle();

    return TRUE;
}

hookDll.def文件，鈎子的加載和卸載函數：

; hookDll.def : 聲明 DLL 的模塊參數。

LIBRARY "MouseHook"

EXPORTS

; 此處可以是顯式導出

StartHookMouse

StopHookMouse

MFC窗體編寫

/* 消息定義 */
#define WM_MOUSEMSG WM_USER + 106

/* 添加消息映射  */
BEGIN_MESSAGE_MAP(ChookWindowDlg, CDialogEx)

//…… ……

    ON_MESSAGE(WM_MOUSEMSG,&ChookWindowDlg::OnMouseMsg) //消息映射

END_MESSAGE_MAP()

/*

   鼠標鈎子的加載和卸載

*/


HINSTANCE g_hInstanceDll = NULL;

//    啟動鼠標鈎子
void ChookWindowDlg::OnBnClickedButtonStart(){

    // TODO: 在此添加控件通知處理程序代碼

    g_hInstanceDll = LoadLibrary(_T("hookDll.dll"));
    if (NULL == g_hInstanceDll){
        AfxMessageBox(_T("加載hookDll.dll失敗"));
        return;
    }

    typedef BOOL (CALLBACK *StartHookMouse)(HWND hwnd);
    StartHookMouse startHook;
    startHook = (StartHookMouse) ::GetProcAddress(g_hInstanceDll,"StartHookMouse");

    if ( NULL == startHook ){
        AfxMessageBox(_T("獲取 StartHookMouse 函數失敗"));
        return;
    }

    if (startHook(this->m_hWnd)) {
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("啟動鼠標鈎子成功"));
    } else{
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("啟動鼠標鈎子失敗"));
    }
}

 
// 停止鼠標鈎子HOOK
void ChookWindowDlg::OnBnClickedButtonHook(){

    // TODO: 在此添加控件通知處理程序代碼

    typedef VOID (CALLBACK *StopHookMouse)();
    StopHookMouse stopHook;
    g_hInstanceDll = LoadLibrary(_T("hookDll.dll"));
    if ( g_hInstanceDll == NULL) {
        AfxMessageBox(_T("加載DLL失敗"));
        return;
    }

    stopHook = (StopHookMouse) ::GetProcAddress(g_hInstanceDll,"StopHookMouse");

    if (stopHook == NULL){
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("獲取函數 StopHookMouse 失敗"));
        return;
    }else{
        stopHook();
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("停止HOOKMOUSE成功"));
    }

    if (g_hInstanceDll != NULL){
        ::FreeLibrary(g_hInstanceDll);
    }

    // 確保list control 最后一行可見
    m_List.EnsureVisible(m_List.GetItemCount()-1,FALSE);
}