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拦截|篡改|伪造.NET 类库中不限于 public 的类和方法

  • 2023-09-23
    四川
  • 本文字数:4860 字

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大家好,我是沙漠尽头的狼。


本文首发于 Dotnet9,介绍使用 Lib.Harmony 库拦截第三方.NET 库方法,达到不修改其源码并能实现修改方法逻辑、预期行为的效果,并且不限于只拦截 public 访问修饰的类及方法,行文目录:


  1. 什么是方法拦截?

  2. 示例程序拦截

  3. 非 public 方法怎么拦截?

  4. 总结


1. 什么是方法拦截?

方法拦截是指在方法被调用之前或之后,通过插入自定义的代码来修改方法的行为。通过方法拦截,开发人员可以在不修改原始代码的情况下,对方法的输入参数进行验证、修改方法的返回值、记录方法的调用日志等操作。


本文使用 Lib.Harmony 库实现第三方库方法的拦截,关于该库站长写过[快学会这个技能-.NET API 拦截技法](快学会这个技能-.NET API 拦截技法 - Dotnet9)一文,大家可以再看看,但该篇文章未介绍非 public 类及方法如何拦截,本文会有所补充反过来 。


2. 示例程序拦截

2.1. 编写取数字段落的程序

创建一个.NET 类库工程,比如叫 TestDll,添加工具类 TestTool:

namespace TestDll; public class TestTool{    /// <summary>    /// 带数字的优美段落    /// </summary>    private readonly List<string> _sentences = new()    {        "一,是孤独的象征,寂寞的代言人, 它独自站在诗句的起点,引人遐想。",        "二,是相对的存在,对立的伴侣, 它们如影随形,互相依存。",        "三,是完美的数字,三角的稳定, 它给诗歌带来了和谐的节奏。",        "四,是平衡的象征,四季的轮回, 它让诗歌的结构更加坚实。",        "五,是生机勃勃的数字,五彩斑斓的花朵, 它们在诗歌中绽放出美丽的画面。 ",        "六,是平凡的数字,六边形的形状, 它们给诗歌带来了一种稳定的感觉。",        "七,是神秘的数字,七色的虹霓, 它们在诗歌中散发出神奇的光芒。",        "八,是无限的数字,八方的宇宙, 它们让诗歌的想象力无限延伸。",        "九,是完美的数字,九曲的江河, 它们给诗歌带来了一种流动的美感。 ",        "十,是圆满的数字,十全十美的象征, 它们让诗歌的结尾更加完美。"    };     /// <summary>    /// 取对应数字的段落    /// </summary>    /// <param name="number"></param>    /// <returns></returns>    public string GetNumberSentence(int number)    {        var mo = number % _sentences.Count;         // 个位为0,取最后一        if (mo == 0)        {            mo = 10;        }         if (mo == 6)        {            mo = 1;        }         var sentencesIndex = mo - 1;        return _sentences[sentencesIndex];    }}
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上面的方法 GetNumberSentence 逻辑:传入一个整型 number 参数,除 10(集合_sentences 项数)取模,返回 10 以内的数字美文段落,其中如果模为 6 会取数字 1 的段落(这是为了验证拦截逻辑设计添加的)。


下面是写的一个 AvaloniaUI 程序测试界面,UI 不是本文重点,这里就直接贴动图和代码截图了,文末也有源码链接:


2.2. 为什么个位数字为 6 时,总是显示数字 1 的段落呢?

分析上面的代码,我们想把 mo == 6 时让 mo = 1 逻辑去掉,除了使用 dnSpy 这些反编译工具修改代码,我们还可以使用 Lib.Harmony(快学会这个技能-.NET API 拦截技法 - Dotnet9)拦截 GetNumberSentence 方法。

  1. 安装 Lib.Harmony 包

<PackageReference Include="Lib.Harmony" Version="2.3.0-prerelease.2" />
复制代码
  1. 编写拦截替换类

参考快学会这个技能-.NET API 拦截技法 - Dotnet9 添加如下拦截替换类:

  • 在拦截类上注册需要拦截的原类类型、原方法名和参数数据类型

  • 可以先将原方法内代码复制到拦截替换方法 Prefix 内,对于原类中的属性、字段可通过反射获取(比如_sentences 集合)

  • 将 mo == 6 的代码注释

using HarmonyLib;using System.Reflection;using TestDll; namespace MultiVersionLibrary; /// <summary>/// HarmonyPatch特性关联拦截的类及方法/// </summary>[HarmonyPatch(typeof(TestTool))][HarmonyPatch(nameof(TestTool.GetNumberSentence))][HarmonyPatch(new Type[] { typeof(int) })]internal class HookGetNumberSentence{    /// <summary>    /// GetNumberSentence拦截替换方法    /// </summary>    /// <param name="__instance">拦截的TestTool实例</param>    /// <param name="number">GetNumberSentence方法同名参数定义,修改它达到方法参数篡改</param>    /// <param name="__result">GetNumberSentence方法返回值,修改它达到方法值伪造</param>    /// <returns></returns>    public static bool Prefix(ref object __instance, int number, ref string __result)    {        try        {            //将原方法逻辑全部复制,然后做部分修改             //1、_sentences是拦截类TestTool的私胡字段,我们通过反射获取值            var sentences =                __instance.GetType().GetField("_sentences", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance)                    ?.GetValue(__instance) as List<string>;            if (sentences?.Any() != true)            {                __result = "啊,没有优美句子吗?";                return true;            }             var mo = number % sentences.Count;             // 个位为0,取最后一            if (mo == 0)            {                mo = 10;            }             // 2、注释我们认为有歧义的代码            //if (mo == 6)            //{            //    mo = 1;            //}             var sentencesIndex = mo - 1;            __result = sentences[sentencesIndex];             return false;        }        catch (Exception ex)        {            return true;        }    }}
复制代码


别忘了在 Program 或 App.xaml 初始方法内注册自动拦截类方法:

var harmony = new Harmony("https://dotnet9.com");harmony.PatchAll(Assembly.GetExecutingAssembly());
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重新运行主程序,输入数字 6 时正常显示数字 6 对应的段落了:


这样就达到不修改第三库源码的情况实现结果篡改了,站长使用.NET 8 拦截会有异常,后改为 .NET 6 得以正常运行,异常信息如下,可能是 Lib.Harmony 还不支持.NET 8 吧:


=

HarmonyLib.HarmonyException:“Patching exception in method System.String TestDll.TestTool::GetNumberSentence(System.Int32 number)”
TypeInitializationException: The type initializer for 'MonoMod.Utils.DMDEmitDynamicMethodGenerator' threw an exception.
InvalidOperationException: Cannot find returnType fieeld on DynamicMethod
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3. 非 public 方法怎么拦截?

3.1. 修改数字段落获取方法

还是修改 TestTool 类,另外增加 GetNumberSentence2 方法,在方法中添加一个数字验证操作 mo = new CalNumber().GetValidNumber(mo);,方法定义如下:


/// <summary>/// 取对应数字的段落/// </summary>/// <param name="number"></param>/// <returns></returns>public string GetNumberSentence2(int number){    var mo = number % _sentences.Count;     // 个位为0,取最后一    if (mo == 0)    {        mo = 10;    }     // 新增数字验证方法    mo = new CalNumber().GetValidNumber(mo);     var sentencesIndex = mo - 1;    return _sentences[sentencesIndex];}
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验证方法定义如下:


CalNumber 类和 GetValidNumber 方法用 internal 声明,意为类或方法只能在当前工程内使用

internal class CalNumber{    internal int GetValidNumber(int number)    {        // 这里可以加一些复杂的算法代码        if (number == 6)        {            number = 1;        }         return number;    }}
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并在主工程调用数字获取段落方法处改为:


public string? Number{    get { return _number; }    set    {        _number = value;        TryParse(_number, out var factNumber);         // 换方法2了        Message = _testTool.GetNumberSentence2(factNumber);    }}
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输入 6 时又返回 1 的段落了:


问题来了:internal 方法怎么拦截?


我们不直接注释代码 mo = new CalNumber().GetValidNumber(mo);,万一验证方法非常重要,我们只是需要修改其中部分逻辑,总体原逻辑不应该改变。


3.2. internal 方法怎么拦截?新增拦截类 HookGetValidNumber,现在不能再在类上添加特性了([HarmonyPatch(typeof(CalNumber))]),因为 CalNumber 不是 public 访问修饰,跨工程无法直接使用,语法不支持:


特性用不上,那就手工注册需要拦截的方法,这是本文的重点,代码在下面,简单提一下:


  • 手工注册代码和自动注册声明特性类似,只是换个写法;

  • 拦截替换方法需要使用 HarmonyMethod 方法包装;

  • harmony.Patch(hookMethod, replaceHarmonyMethod);用于关联被拦截方法与替换方法

/// <summary>/// 手工注册关联被拦截方法与替换方法/// </summary>public static void StartHook(){    var harmony = new Harmony("https://dotnet9.com");    var hookClassType = typeof(TestTool).Assembly.GetType("TestDll.CalNumber");    var hookMethod = hookClassType!.GetMethod("GetValidNumber", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance,        new[] { typeof(int) });    var replaceMethod = typeof(HookGetValidNumber).GetMethod(nameof(Prefix));    var replaceHarmonyMethod = new HarmonyMethod(replaceMethod);    harmony.Patch(hookMethod, replaceHarmonyMethod);}
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替换方法定义如下:


  • Prefix 方法命名这里不加限制,只要和上面手工注册(var replaceMethod = typeof(HookGetValidNumber).GetMethod(nameof(Prefix));)相同即可:

  • 数字等于 6,修改伪造结果为 8


/// <summary>/// GetNumberSentence拦截替换方法/// </summary>/// <param name="__instance">拦截的TestTool实例</param>/// <param name="number">GetNumberSentence方法同名参数定义,修改它达到方法参数篡改</param>/// <param name="__result">GetNumberSentence方法返回值,修改它达到方法值伪造</param>/// <returns></returns>public static bool Prefix(ref object __instance, int number, ref int __result){    //将原方法逻辑全部复制,然后做部分修改     // 这里可以加一些复杂的算法代码    if (number == 6)    {        number = 8;    }     __result = number;     return false;}
复制代码


最后在原自动注册代码下,再加一行手工注册代码就 OK,打完收工:


// 1、自动注册拦截类:拦截类上添加被拦截类和方法特性var harmony = new Harmony("https://dotnet9.com");harmony.PatchAll(Assembly.GetExecutingAssembly()); // 2、自动注册拦截类,构造被拦截类和方法信息进行拦截HookGetValidNumber.StartHook();
复制代码


运行效果如下,输入 6 显示数字 8 段落:


4. 总结

  • 技术交流加群请添加站长微信号:dotnet9com

  • 文中示例代码:MultiVersionLibrary 使

用 Lib.Harmony 库拦截注册有两种方式的用处如下:


  1. 自动注册:


通过在拦截类上使用特性关联被拦截类和方法定义,可以实现自动注册拦截逻辑。这种方式适用于需要拦截的类和方法比较多的情况,可以减少手动注册的工作量,提高开发效率。


自动注册通常只能关联 public 类或方法,因为 IDE 会根据代码的可见性进行过滤和提示。


  1. 手工注册:


通过代码构造被拦截类和方法定义进行手工注册,可以更加灵活地控制拦截逻辑。这种方式适用于需要对拦截逻辑进行定制化处理的情况,可以根据具体需求选择需要拦截的类和方法,并对拦截逻辑进行精细化配置。手工注册更加灵活,可以拦截包括 internal 在内的各种类和方法。


手工注册可以通过编写代码来实现对非 public 类和方法的关联,但需要注意的是,这样做可能会增加代码的复杂性和维护成本。时间如流水,只能流去不流回。

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