[转载]Windows NT/2000/XP下不用驱动的Ring0代码实现-阿里云开发者社区

Windows NT/2000/XP下不用驱动的Ring0代码实现
            WebCrazy(http://webcrazy.yeah.net/)

    大家知道，Windows NT/2000为实现其可靠性，严格将系统划分为内核模式与用户模式，在i386系统中分别对应CPU的Ring0与Ring3级别。Ring0下，可以执行特权级指令，对任何I/O设备都有访问权等等。要实现从用户态进入核心态，即从Ring 3进入Ring 0必须借助CPU的某种门机制，如中断门、调用门等。而Windows NT/2000提供用户态执行系统服务(Ring 0例程)的此类机制即System Service的int 2eh中断服务等，严格的参数检查，只能严格的执行Windows NT/2000提供的服务，而如果想执行用户提供的Ring 0代码(指运行在Ring 0权限的代码)，常规方法似乎只有编写设备驱动程序。本文将介绍一种在用户态不借助任何驱动程序执行Ring0代码的方法。

    Windows NT/2000将设备驱动程序调入内核区域(常见的位于地址0x80000000上)，由DPL为0的GDT项8，即cs为8时实现Ring 0权限。本文通过在系统中构造一个指向我们的代码的调用门(CallGate)，实现Ring0代码。基于这个思路，为实现这个目的主要是构造自己的CallGate。CallGate由系统中叫Global Descriptor Table(GDT)的全局表指定。GDT地址可由i386指令sgdt获得(sgdt不是特权级指令，普通Ring 3程序均可执行)。GDT地址在Windows NT/2000保存于KPCR(Processor Control Region)结构中(见《再谈Windows NT/2000环境切换》)。GDT中的CallGate是如下的格式：

typedef struct

{

unsigned short offset_0_15;

unsigned short selector;

unsigned char param_count : 4;

unsigned char some_bits : 4;

unsigned char type : 4;

unsigned char app_system : 1;

unsigned char dpl : 2;

unsigned char present : 1;

unsigned short offset_16_31;

} CALLGATE_DESCRIPTOR;

GDT位于内核区域，一般用户态的程序是不可能对这段内存区域有直接的访问权。幸运的是Windows NT/2000提供了一个叫PhysicalMemory的Section内核对象位于\Device的路径下。顾名思义，通过这个Section对象可以对物理内存进行操作。用objdir.exe对这个对象分析如下：

C:\NTDDK\bin>objdir /D \Device

PhysicalMemory

Section

DACL -

Ace[ 0] - Grant - 0xf001f - NT AUTHORITY\SYSTEM

Inherit:

Access: 0x001F and ( D RCtl WOwn WDacl )

Ace[ 1] - Grant - 0x2000d - BUILTIN\Administrators

Inherit:

Access: 0x000D and ( RCtl )

从dump出的这个对象DACL的Ace可以看出默认情况下只有SYSTEM用户才有对这个对象的读写权限，即对物理内存有读写能力，而Administrator只有读权限，普通用户根本就没有权限。不过如果我们有Administrator权限就可以通过GetSecurityInfo、SetEntriesInAcl与SetSecurityInfo这些API来修改这个对象的ACE。这也是我提供的代码需要Administrator的原因。实现的代码如下：

VOID SetPhyscialMemorySectionCanBeWrited(HANDLE hSection)

{

PACL pDacl=NULL;

PACL pNewDacl=NULL;

PSECURITY_DESCRIPTOR pSD=NULL;

DWORD dwRes;

EXPLICIT_ACCESS ea;

if(dwRes=GetSecurityInfo(hSection,SE_KERNEL_OBJECT,DACL_SECURITY_INFORMATION,

NULL,NULL,&pDacl,NULL,&pSD)!=ERROR_SUCCESS)

{

printf( "GetSecurityInfo Error %u\n", dwRes );

goto CleanUp;

}

ZeroMemory(&ea, sizeof(EXPLICIT_ACCESS));

ea.grfAccessPermissions = SECTION_MAP_WRITE;

ea.grfAccessMode = GRANT_ACCESS;

ea.grfInheritance= NO_INHERITANCE;

ea.Trustee.TrusteeForm = TRUSTEE_IS_NAME;

ea.Trustee.TrusteeType = TRUSTEE_IS_USER;

ea.Trustee.ptstrName = "CURRENT_USER";

if(dwRes=SetEntriesInAcl(1,&ea,pDacl,&pNewDacl)!=ERROR_SUCCESS)

{

printf( "SetEntriesInAcl %u\n", dwRes );

goto CleanUp;

}

if(dwRes=SetSecurityInfo(hSection,SE_KERNEL_OBJECT,DACL_SECURITY_INFORMATION,NULL,NULL,pNewDacl,NULL)!=ERROR_SUCCESS)

{

printf("SetSecurityInfo %u\n",dwRes);

goto CleanUp;

}

CleanUp:

if(pSD)

LocalFree(pSD);

if(pNewDacl)

LocalFree(pSD);

}

这段代码对给定HANDLE的对象增加了如下的ACE:

PhysicalMemory

Section

DACL -

Ace[ 0] - Grant - 0x2 - WEBCRAZY\Administrator

Inherit:

Access: 0x0002 // SECTION_MAP_WRITE

这样我们在有Administrator权限的条件下就有了对物理内存的读写能力。但若要修改GDT表实现Ring 0代码。我们将面临着另一个难题，因为sgdt指令获得的GDT地址是虚拟地址(线性地址)，我们只有知道GDT表的物理地址后才能通过\Device\PhysicalMemory对象修改GDT表，这就牵涉到了线性地址转化成物理地址的问题。我们先来看一看Windows NT/2000是如何实现这个的：

kd> u nt!MmGetPhysicalAddress l 30

ntoskrnl!MmGetPhysicalAddress:

801374e0 56 push esi

801374e1 8b742408 mov esi,[esp+0x8]

801374e5 33d2 xor edx,edx

801374e7 81fe00000080 cmp esi,0x80000000

801374ed 722c jb ntoskrnl!MmGetPhysicalAddress+0x2b (8013751b)

801374ef 81fe000000a0 cmp esi,0xa0000000

801374f5 7324 jnb ntoskrnl!MmGetPhysicalAddress+0x2b (8013751b)

801374f7 39153ce71780 cmp [ntoskrnl!MmKseg2Frame (8017e73c)],edx

801374fd 741c jz ntoskrnl!MmGetPhysicalAddress+0x2b (8013751b)

801374ff 8bc6 mov eax,esi

80137501 c1e80c shr eax,0xc

80137504 25ffff0100 and eax,0x1ffff

80137509 6a0c push 0xc

8013750b 59 pop ecx

8013750c e8d3a7fcff call ntoskrnl!_allshl (80101ce4)

80137511 81e6ff0f0000 and esi,0xfff

80137517 03c6 add eax,esi

80137519 eb17 jmp ntoskrnl!MmGetPhysicalAddress+0x57 (80137532)

8013751b 8bc6 mov eax,esi

8013751d c1e80a shr eax,0xa

80137520 25fcff3f00 and eax,0x3ffffc

80137525 2d00000040 sub eax,0x40000000

8013752a 8b00 mov eax,[eax]

8013752c a801 test al,0x1

8013752e 7506 jnz ntoskrnl!MmGetPhysicalAddress+0x44 (80137536)

80137530 33c0 xor eax,eax

80137532 5e pop esi

80137533 c20400 ret 0x4

从这段汇编代码可看出如果线性地址在0x80000000与0xa0000000范围内，只是简单的进行移位操作(位于801374ff-80137519指令间)，并未查页表。我想Microsoft这样安排肯定是出于执行效率的考虑。这也为我们指明了一线曙光，因为GDT表在Windows NT/2000中一般情况下均位于这个区域(我不知道/3GB开关的Windows NT/2000是不是这种情况)。

经过这样的分析，我们就可以只通过用户态程序修改GDT表了。而增加一个CallGate就不是我可以介绍的了，找本Intel手册自己看一看了。具体实现代码如下：

typedef struct gdtr {

short Limit;

short BaseLow;

short BaseHigh;

} Gdtr_t, *PGdtr_t;

ULONG MiniMmGetPhysicalAddress(ULONG virtualaddress)

{

if(virtualaddress<0x80000000||virtualaddress>=0xA0000000)

return 0;

return virtualaddress&0x1FFFF000;

}

BOOL ExecRing0Proc(ULONG Entry,ULONG seglen)

{

Gdtr_t gdt;

__asm sgdt gdt;

ULONG mapAddr=MiniMmGetPhysicalAddress(gdt.BaseHigh<<16U|gdt.BaseLow);

if(!mapAddr) return 0;

HANDLE hSection=NULL;

NTSTATUS status;

OBJECT_ATTRIBUTES objectAttributes;

UNICODE_STRING objName;

CALLGATE_DESCRIPTOR *cg;

status = STATUS_SUCCESS;

RtlInitUnicodeString(&objName,L"\\Device\\PhysicalMemory");

InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,

&objName,

OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,

NULL,

(PSECURITY_DESCRIPTOR) NULL);

status = ZwOpenSection(&hSection,SECTION_MAP_READ|SECTION_MAP_WRITE,&objectAttributes);

if(status == STATUS_ACCESS_DENIED){

status = ZwOpenSection(&hSection,READ_CONTROL|WRITE_DAC,&objectAttributes);

SetPhyscialMemorySectionCanBeWrited(hSection);

ZwClose(hSection);

status =ZwOpenSection(&hSection,SECTION_MAP_WRITE|SECTION_MAP_WRITE,&objectAttributes);

}

if(status != STATUS_SUCCESS)

{

printf("Error Open PhysicalMemory Section Object,Status:%08X\n",status);

return 0;

}

PVOID BaseAddress;

BaseAddress=MapViewOfFile(hSection,

FILE_MAP_READ|FILE_MAP_WRITE,

mapAddr, //low part

(gdt.Limit+1));

if(!BaseAddress)

{

printf("Error MapViewOfFile:");

PrintWin32Error(GetLastError());

return 0;

}

BOOL setcg=FALSE;

for(cg=(CALLGATE_DESCRIPTOR *)((ULONG)BaseAddress+(gdt.Limit&0xFFF8));(ULONG)cg>(ULONG)BaseAddress;cg--)

if(cg->type == 0){

cg->offset_0_15 = LOWORD(Entry);

cg->selector = 8;

cg->param_count = 0;

cg->some_bits = 0;

cg->type = 0xC; // 386 call gate

cg->app_system = 0; // A system descriptor

cg->dpl = 3; // Ring 3 code can call

cg->present = 1;

cg->offset_16_31 = HIWORD(Entry);

setcg=TRUE;

break;

}

if(!setcg){

ZwClose(hSection);

return 0;

}

short farcall[3];

farcall[2]=((short)((ULONG)cg-(ULONG)BaseAddress))|3; //Ring 3 callgate;

if(!VirtualLock((PVOID)Entry,seglen))

{

printf("Error VirtualLock:");

PrintWin32Error(GetLastError());

return 0;

}

SetThreadPriority(GetCurrentThread(),THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL);

Sleep(0);

_asm call fword ptr [farcall]

SetThreadPriority(GetCurrentThread(),THREAD_PRIORITY_NORMAL);

VirtualUnlock((PVOID)Entry,seglen);

//Clear callgate

*(ULONG *)cg=0;

*((ULONG *)cg+1)=0;

ZwClose(hSection);

return TRUE;

}

    我在提供的代码中演示了对Control Register与I/O端口的操作。CIH病毒在Windows 9X中就是因为获得Ring 0权限才有了一定的危害，但Windows NT/2000毕竟不是Windows 9X，她已经有了比较多的安全审核机制，本文提供的代码也要求具有Administrator权限，但如果系统存在某种漏洞，如缓冲区溢出等等，还是有可能获得这种权限的，所以我不对本文提供的方法负有任何的责任，所有讨论只是一个技术热爱者在讨论技术而已。谢谢！

    参考资料：
      1.Intel Corp<<Intel Architecture Software Developer's Manual,Volume 3>>

[转载]Windows NT/2000/XP下不用驱动的Ring0代码实现

热门文章

最新文章

相关电子书

相关实验场景

热门

活动广场

任务中心

开发者评测

高校计划

乘风者计划

训练营

阿里云MVP

话题

直播

下载

镜像站

技术资料

插件

[转载]Windows NT/2000/XP下不用驱动的Ring0代码实现

热门文章

最新文章

相关电子书

相关实验场景