Windows系统调用中API的3环部分(依据分析重写ReadProcessMemory函数)

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Windows系统调用中API的3环部分

一、R3环API分析的重要性

1. Windows所提供给R3环的API，实质就是对操作系统接口的封装，其实现部分都是在R0实现的。
2. 很多恶意程序会利用钩子来钩取这些API，从而达到截取内容，修改数据的意图。
3. 现在我们使用olldbg对ReadProcessMemory进行跟踪分析，查看其在R3的实现，并根据我们的分析来重写一个ReadProcessMemory。
4. 重写ReadProcessMemory之后，这就会加大恶意代码截获的难度。
5. 当然，对于自己来说也有很多弊端，比如只能在指定的操作系统中运行(32位与64位操作系统，其运行ReadProcessMemory的执行动作是不一样的，在64位运行32位程序，其中间会调用wow64cpu.dll来进行转换)

二、调试代码

 1 #include "pch.h"
 2 #include <iostream>
 3 #include <algorithm>
 4 #include <Windows.h>
 5 
 6 int main() {
 7     getchar();
 8     getchar();
 9     int a[4],t;
10     printf("hello world!");
11     getchar();
12     getchar();
13     // 依次往 p 指针中写入数据，再用ReadProcessMemory读取数据
14     for (int i = 0; i < 4; i++) {
15         WriteProcessMemory(INVALID_HANDLE_VALUE, &a[i], &i, sizeof(int),NULL);
16         
17     }
18     for (int i = 0; i < 4; i++) {
19         ReadProcessMemory(INVALID_HANDLE_VALUE, &a[i], &t, sizeof(int), NULL);
20         printf("%d\n", t);
21     }
22     getchar();
23     getchar();
24     
25 }

三、调试中的关键汇编代码(系统环境：在Windows7 32位操作系统 / 调试器：olldbg)

1. 在exe 中 调用 kernel32.ReadProcessMemroy函数
　　01314E3E    8BF4         mov esi,esp
　　01314E40    6A 00        push 0x0
　　01314E42    6A 04        push 0x4
　　01314E44    8D45 DC      lea eax,dword ptr ss:[ebp-0x24]
　　01314E47    50           push eax
　　01314E48    8B4D C4      mov ecx,dword ptr ss:[ebp-0x3C]
　　01314E4B    8D548D E8    lea edx,dword ptr ss:[ebp+ecx*4-0x18]
　　01314E4F    52           push edx
　　01314E50    6A FF        push -0x1
　　01314E52    FF15 64B0310>call dword ptr ds:[<&KERNEL32.ReadProcessMemory>]; kernel32.ReadProcessMemory
　　01314E58    3BF4         cmp esi,esp

2. 在 kernel32.ReadProcessMemroy函数 中调用 jmp.&API-MS-Win-Core-Memory-L1-1-0.ReadProcessMemory> 函数
　　// 该函数相当于什么也没做...
　　7622C1CE >  8BFF             mov edi,edi
　　7622C1D0    55               push ebp
　　7622C1D1    8BEC             mov ebp,esp
　　7622C1D3    5D               pop ebp                                                           ;
　　7622C1D4  ^ E9 F45EFCFF      jmp <jmp.&API-MS-Win-Core-Memory-L1-1-0.ReadProcessMemory>

3. 在 API-MS-Win-Core-Memory-L1-1-0.ReadProcessMemo 中调用 KernelBa.ReadProcessMemory 函数
　　761F20CD  - FF25 0C191F7>jmp dword ptr ds:[<&API-MS-Win-Core-Memory-L1-1-0.ReadProcessMemo>; KernelBa.ReadProcessMemory

4. 在KernelBa.ReadProcessMemory 调用 <&ntdll.NtReadVirtualMemory> 函数
　　75DA9A0A >  8BFF         mov edi,edi
　　// 这两部分在编写函数时就会使用
　　75DA9A0C    55           push ebp
　　75DA9A0D    8BEC         mov ebp,esp
　　75DA9A0F    8D45 14      lea eax,dword ptr ss:[ebp+0x14]
　　75DA9A12    50           push eax
　　75DA9A13    FF75 14      push dword ptr ss:[ebp+0x14]
　　75DA9A16    FF75 10      push dword ptr ss:[ebp+0x10]
　　75DA9A19    FF75 0C      push dword ptr ss:[ebp+0xC]
　　75DA9A1C    FF75 08      push dword ptr ss:[ebp+0x8]
　　75DA9A1F    FF15 C411DA7>call dword ptr ds:[<&ntdll.NtReadVirtualMemory>] ; ntdll.ZwReadVirtualMemory

5. 在 <&ntdll.NtReadVirtualMemory> 中调用 ntdll.KiFastSystemCall 函数
　　77A162F8 >  B8 15010000  mov eax,0x115  // 对应操作系统内核中某一函数的编号。
　　77A162FD    BA 0003FE7F  mov edx,0x7FFE0300  // 该地方是一个函数，该函数决定了什么方式进零环。
　　77A16302    FF12         call dword ptr ds:[edx]  ; ntdll.KiFastSystemCall

6. 在 ntdll.KiFastSystemCall 中 调用sysenter
　　77A170B0 >  8BD4         mov edx,esp
　　77A170B2    0F34         sysenter
　　77A170B4 >  C3           retn

四、汇编代码分析解读（根据三中的序号依次解读)

1. 这部分是我们程序中调用ReadProcessMemory后编译器直接编译后的汇编代码，传入参数与API调用
2. 在kenel32.dll中，mov edi,edi 是用于热补丁技术所保留的(函数开始处的MOV EDI, EDI的作用),这段代码仔细看其实除了jmp什么也没干。
   
3. 转到kernelBase.dll中实现ReadProcessMemory。
4. 这段汇编代码，将ReadProcessMemory中传入的参数再次入栈，调用ntdll.ZwReadVirtualMemory函数。
5. 这段汇编代码看注释，eax中存放了一个编号，其就是在内核中的ReadProcessMemory实现;在 0x7FFE0300 处存放了一个函数指针，该函数指针决定了以什么方式进入0环(中断/快速调用)。
6. 在ntdll.KiFastSystemCall调用sysenter。

五、重写ReadProcessMemory函数的思路

　　我们所看到的汇编代码，本质就是Windows所执行的步骤，我们依据上面的分析，完全可以重新写一个该函数，只需要关键部分。

　　1) 退而求其次

　　　　我们希望可以在自己的代码中直接使用 "sysenter"，但经过编写发现其并没有提供这种指令。

　　　　因此在"sysenter"无法直接使用的情况下，只能退而求其次，调用ntdll.KiFastSystemCall函数。

　　2）传递参数，模拟call指令

　　　　ntdll.KiFastSystemCall函数需要借助ntdll.NtReadVirtualMemory传递过来的参数，然后执行call指令。

　　　　我们并不希望执行call指令执行，因为执行call指令意味着又上了一层。(多一层被钩取的风险)

　　　　我们希望自己的代码中直接传递参数，并且直接调用调用ntdll.KiFastSystemCall函数。

　　　　因此我们需要模拟call指令。call指令的本质就是将返回地址入栈，并跳转。我们不需要跳转，只需要将返回地址入栈(四个字节 使用 sub esp,4 模拟)

　　3）手动实现栈平衡

　　　　我们内嵌汇编代码后，需要手动平衡栈，我们只需要分析esp改变了多少(push、pop以及直接对esp的计算)。

　　　　经过分析共减少了24字节，所以代码最后应该有 add esp,24 来平衡栈。

六、ReadProcessMemory函数重写的实现(重点看汇编代码)

（执行结果)

 1 #include "pch.h"
 2 #include <iostream>
 3 #include <algorithm>
 4 #include <Windows.h>
 5 void  ReadMemory(HANDLE hProcess, PVOID pAddr, PVOID pBuffer, DWORD dwSize, DWORD  *dwSizeRet)
 6 {
 7 
 8     _asm
 9     {
10         lea     eax, [ebp + 0x14]
11         push    eax
12         push[ebp + 0x14]
13         push[ebp + 0x10]
14         push[ebp + 0xc]
15         push[ebp + 8]
16         sub esp, 4
17         mov eax, 0x115
18         mov edx, 0X7FFE0300   //sysenter不能直接调用，我间接call的
19         CALL DWORD PTR[EDX]
20         add esp, 24
21 
22     }
23 }
24 int main()
25 {
26     HANDLE hProcess = 0;
27     int t = 123;
28     DWORD pBuffer;
29     //hProcess = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, 0,a);
30     ReadMemory((HANDLE)-1, (PVOID)&t, &pBuffer, sizeof(int), 0);
31     printf("%X\n", pBuffer);
32     ReadProcessMemory((HANDLE)-1, &t, &pBuffer, sizeof(int), 0);
33     printf("%X\n", pBuffer);
34 
35     getchar();
36     return 0;
37 }

Windows系统调用中API的3环部分(依据分析重写ReadProcessMemory函数)

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