拦截|篡改|伪造.NET类库中不限于public的类和方法

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所属分类:.NET技术
摘要

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:

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];     } } 

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:

拦截|篡改|伪造.NET类库中不限于public的类和方法

拦截|篡改|伪造.NET类库中不限于public的类和方法

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
<PackageReference Include="Lib.Harmony" Version="2.3.0-prerelease.2" /> 
  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)
  • 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;         }     } } 

别忘了在ProgramApp.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()); 

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:

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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

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]; } 

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;     } } 

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);     } } 

输入6时又返回1的段落了:

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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:

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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); } 

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; } 

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(); 

运行效果如下,输入6显示数字8段落:

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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。
  2. 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。