-------- ROOTKIT 核心技术——系统服务调度表挂钩调试(PART III) --------
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本篇开始进行真枪实弹的调试,本文的最后会附上完整的源码包,方便各位在自己的机器上演练。
如果安装了 Windows Driver Kits,在“开始”->“所有程序”中选择类似“WDK 7600.16385.1”的项目。具体的数字取决于你
安装的 WDK 开发环境版本而定。然后选择“Build Environments”下面的操作系统版本,
亦即你编译出来的驱动要运行其上的 OS 版本,接着选择硬件平台体系结构与构建类型,比如“x86 Checked Build
Environment”是用于 32 位平台,且附带生成包含调试符号文件的构建环境。
调试符号文件有助于调试器显示驱动二进制文件中的函数,变量,常量名称等信息,生成人性化的输出。
这样会创建一个特殊的 cmd.exe 进程,它的环境变量预配置好了各种构建相关的参数,比如头文件,库文件的位置;编译器,汇编
器,链接器程序所在路径。。。等等。
我们在该 cmd 窗口中切换到源码包的解压目录,然后执行如下命令:
build /D /g /b /B /e /F /S /s /$ /why /v /w /y
这些指定的参数让你能查看详细的构建过程,比如预处理器解析头文件的嵌套包含过程,给出可能的警告或错误提示。
下面是一个样例输出,对于排除过程中出现的问题很有用:
D:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt>build /D /g /b /B /e /F /S /s /$ /why /v /w /y BUILD: Compile and Link for x86 BUILD: Loading d:\winddk\7600.16385.1\build.dat... BUILD: Computing Include file dependencies: Scanning d:\winddk\7600.16385.1\inc\api Scanning d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk BUILD: Start time: Mon Jan 29 14:08:34 2018 Scanning d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt Scanning d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt BUILD: Examining d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt directory for files to compile. d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt Invalidating OACR warning log for 'root:x86chk' 0x00000001-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntddk.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c wdm.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c excpt.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c crtdefs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000005-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c sal_supp.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings_supp.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000007-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c sal_supp.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c sal.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings_strict.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000007-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings_undef.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c driverspecs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000007-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c sal_supp.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings_supp.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c sal.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings_strict.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c sdv_driverspecs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntdef.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ctype.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000005-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c crtdefs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c specstrings.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c kernelspecs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000005-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c driverspecs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c basetsd.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c guiddef.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000005-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c string.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000006-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c crtdefs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c excpt.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c sdkddkver.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntstatus.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c bugcodes.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntiologc.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c mce.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c pshpack4.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c poppack.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c guiddef.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c pshpack1.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c string.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c dpfilter.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ktmtypes.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c dsfhrmports.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk Compiling - d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt\usemdlmappingssdt.c 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c evntrace.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api Linking Executable - d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt\objchk_win7_x86\i386\UseMdlMappingSSDT.sys 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c stdarg.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0% done. 0 TLPS Time Left: 0:00:00 Files: 0 Total LLines: 0 0x00000004-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c vadefs.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c evntprov.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c devpropdef.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000003-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c clfslsn.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c excpt.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\crt 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntdef.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntstatus.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c bugcodes.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntiologc.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c mce.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c pshpack4.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c poppack.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c guiddef.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c pshpack1.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\api 0x00000001-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c datatype.h d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt 0x00000001-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c dbgmsg.h d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt 0x00000001-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ctrlcode.h d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt 0x00000001-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c device.h d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt 0x00000002-0x00000001/0x00000001 usemdlmappingssdt.c ntddk.h d:\winddk\7600.16385.1\inc\ddk Compiling usemdlmappingssdt.c because .. (0x00000006) BUILD: Saving d:\winddk\7600.16385.1\build.dat... BUILD: Compiling and Linking d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt directory Configuring OACR for 'root:x86chk' - <OACR on> 1>warnings in directory d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt alSystemServicePtr' differs in levels of indirection from 'DWORD'1>d:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt\usemdlmappingssdt.c(157) : warning BUILD: Finish time: Mon Jan 29 14:08:35 2018 BUILD: Done 3 files compiled - 2 Warnings 1 executable built D:\kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt>
我在前一篇文章中说过,可以忽略源码中 157 行造成的警告——rootkit 的实际效果不受该警告影响。
把编译出来的 UseMdlMappingSSDT.sys 拷贝到虚拟机或另一台真实机器上(交叉编译的目标平台假设是 widnows 7
或 Windows Server 2008),使用 sc.exe 加载该驱动进入内核空间,如果一切正常,宿主机上应该会触发首个断点,位
于 MapMdl() 中,如下图,注意,DbgPrint() 与 DBG_TRACE 宏的输出信息除了可以在目标机器上用 DbgView.exe 查看外,也
会直接输出到宿主机上调试器的控制台。我们只关心获取到的 KiServiceTable 地址: 83CABF7C ;
分配出来的一个 nt!_MDL 结构地址:86A838A8 ;
由于之前选择了“Checked Build”构建环境,现在调试器能够根据“UseMdlMappingSSDT.pdb”符号文件显示诸如 MapMdl()
之类的函数名称:
结合源码可知,首个断点位于 IoAllocateMdl() 调用后不远处,我们的意图是检查该调用后的一个 nt!_MDL 对象内容,前面通
过 mdl_pointer 保存的地址派上用场:
如你所见,IoAllocateMdl() 分配出来的一个 MDL 总大小(头部加上其后的 PFN 数组)为 36 字节;当前的标志取值 10 进制
的 8,参见前一篇博文可知,它只对应 MDL_ALLOCATED_FIXED_SIZE;还记得吗,我在前一篇博文指出:
仅当 _MDL 的 MdlFlags 字段内设置了 MDL_MAPPED_TO_SYSTEM_VA 或 MDL_SOURCE_IS_NONPAGED_POOL 比特位,
MappedSystemVa 字段才是有效的,因此上图中的 MappedSystemVa 字段值 0x8059d950 没有意义。
你还看到, StartVa 字段值为 0x83cab000,这就是 KiServiceTable(从 0x83CABF7C 开始)所在的虚拟页起始地址,注意这个
地址是对齐在 4 KB 边界上的,因为虚拟页和物理页大小正情况下均为 4 KB。
ByteOffset 字段值为 0xf7c,亦即 KiServiceTable 的页内偏移量—— 0x83CABF7C - 0x83cab000 = 0xf7c
ByteCount 字段值为 0x644,亦即整张 KiServiceTable 调用表(一片缓冲区)的大小—— 1064 字节。
在犹如醍醐灌顶的状态下,按“g”继续执行目标系统至第二个软件断点处,再次转储这个 nt!_MDL 对象内容:
MdlFlags 字段值变成了 138(0x8A),对照相关的宏定义可知,这是 MDL_WRITE_OPERATION(0x80)加
上 MDL_PAGES_LOCKED(0x02)加上 MDL_ALLOCATED_FIXED_SIZE(0x08)的组合,表明 MmProbeAndLockPages() 例程
把该 MDL 锁在物理内存中,且具有了写访问权限。
继续按“g”执行目标系统至第三个软件断点处,再次转储这个 nt!_MDL 对象内容,谨记在心,此刻代表
MmGetSystemAddressForMdlSafe() 例程执行后的状态:
首先,MdlFlags 字段值变成了 139(0x8B),这表明追加了一个 MDL_MAPPED_TO_SYSTEM_VA 标志,从而使得
MappedSystemVa 字段值:0x805fbf7c 为有效,它代表把 KiServiceTable 映射到的新内核缓冲区起始地址,这与 eax 寄存器
(普遍用来存放函数调用的返回值,在此场景中由 MmGetSystemAddressForMdlSafe() 返回 )的值相符!
细心的你可能已经发现了,“旧”缓冲与新缓冲地址的后 12 位都是“f7c”,这当然不是巧合,事实上,虚拟地址的后 12 位(页
内偏移)在地址转译阶段被原封不动地与高 20 位的物理页框号结合产生物理地址!这暗示它们都映射到相同的物理地址。
那么通过它们应该访问到同一个 KiServiceTable,如下所示,记住,当前断点是尚未 hook KiServiceTable,因此 0x39 号系统服
务还是原来的那一个—— nt!NtCompleteConnectPort() :
前面我说过,新映射到的内核地址通常位于驱动被载入的内核空间中,下图否决了这一点(尽信博文不如无博文!):
你可以看到,我们的 rootkit“UseMdlMappingSSDT”被加载到 9ff55000——9ff5c000 这片内核空间,占用 28 KB 左右的内
核内存!
而 KiServiceTable 被映射到的 805fbf7c 内核地址显然不在其内。
事实上,KiServiceTable 被映射到的 805fbf7c 内核地址属于“SystemPte 型(即系统页表条目)”内核空间,此类内核空间有多
种用途,包括提供给 MDL 来把 SSDT/KiServiceTable 映射到此处。
系统页表条目(PTEs)内核空间,用于动态地映射系统页面,例如 I/O 空间,内核栈,以及映射内存描述符列表(MDLs)。
系统 PTE 的分配者除了各种执行体/内核组件外,多数是一些加载到内核空间的设备驱动程序,其中有系统自带的,也有第三方软
硬件供应商开发的;
它们请求在系统 PTE 区域中分配内存的目的都是与映射视图,MDLs(内存描述符列表),适配器内存映射,驱动程序映像,内核
栈, I/O 映射等相关的,如下图所示:
内核空间中有多处被划分为 SystemPte 类型,我们把 KiServiceTable 映射到第一个 SystemPte 型内核空间,该区域大小为 4
MB。
按下“g”继续执行,这会导致 MapMdl() 返回新映射的地址到 DriverEntry(),后者挂钩 nt!NtCompleteConnectPort(),另一方
面,我们还可以通过计算出来的 nt!_MDL 头部大小访问到其后的 PFN 数组,检查其内保存的物理页框号是否就是虚拟地址
0x83CABF7C 和 0x805fbf7c 两者执行地址转译后所在的物理页框号,它们都被转译到物理地址 0x3cabf7c,页框号为
0x03cab,虚拟地址的后 12 位偏移量(0xf7c)直接拷贝到物理地址的后 12 位偏移量;
页框号还可以通过对 pfn_array_follow_mdl 执行指针运算并解引地址处的内容得出,也是 0x03cab;
两者的区别在于,描述虚拟地址 0x83CABF7C 的 PTE 内容设置了只读标记;而描述虚拟地址 0x805fbf7c 的 PTE 内容设置了可读
写标记,因此通过虚拟地址 0x83CABF7C 向实际的物理页写入就会蓝屏;而通过虚拟地址 0x805fbf7c 则可以安全写入!
访问 KiServiceTable 中的 0x39 号系统服务,已经被替换为我们的钩子例程:
我提供了一个 UnMapMdl() 例程,把它注册为该 rootkit 的卸载回调,大致逻辑是,在驱动卸载时,取消映射新的内核虚拟地址,
并释放 MDL 指针 ,如此一来,卸载 UseMdlMappingSSDT.sys 后,既不能通过新映射的地址访问 KiServiceTable,也不能通过
指针访问 nt!_MDL 结构(但该结构确实尚未释放):
最后,让我们填充前一篇博文中那张 MDL 架构图中的占位符,以便让各位能够洞察整个来龙去脉。祝愿你没有被那些红红绿绿的
箭头搞晕!
附上源码包的下载地址,欢迎反馈。
https://files.cnblogs.com/files/flying-shark/kmdsource_use_mdl_mapping_ssdt.rar
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