向其他进程注入代码的三种方法[2]

     这是什么意思?每个进程都有一个特殊的寄存器,这个寄存器指向下一条要执行的指令的内存地址,即32位Intel和AMD处理器上所谓的EIP寄存器。因为EIP是个特殊的寄存器,所以你不能像访问通用寄存器(EAX,EBX等)那样来访问它。换句话说,你找不到一个可以用来寻址EIP并且对它进行读写的操作码(OpCode)。然而,EIP同样可以被JMP,CALL,RET等指令隐含地改变(事实上它一直都在改变)。让我们举例说明32位的Intel和AMD处理器上CALL/RET是如何工作的吧:

     当我们用CALL调用一个子程序时,这个子程序的地址被加载进EIP。同时,在EIP被改变之前,它以前的值会被自动压栈(在后来被用作返回指令指针[return instruction-pointer])。在子程序的最后RET指令自动把这个值从栈中弹出到EIP。

     现在我们知道了如何通过CALL和RET来修改EIP的值了,但是如何得到他的当前值?
还记得CALL把EIP的值压栈了吗?所以为了得到EIP的值我们调用了一个“假(dummy)函数”然后弹出栈顶值。看一下编译过的NewProc:

Address    OpCode/Params    Decoded instruction
————————————————–
:00401000   55          push ebp             ; entry point of
                                                ; NewProc
:00401001   8BEC             mov ebp, esp
:00401003   51               push ecx
:00401004   E800000000       call 00401009        ; *a*     call dummy
:00401009   59          pop ecx             ; *b*
:0040100A   83E909           sub ecx, 00000009    ; *c*
:0040100D   894DFC           mov [ebp-04], ecx    ; mov pData, ECX
:00401010   8B45FC           mov eax, [ebp-04]
:00401013   83E814           sub eax, 00000014    ; pData–;
…..
…..
:0040102D   8BE5             mov esp, ebp
:0040102F   5D               pop ebp
:00401030   C21000           ret 0010

     a. 一个假的函数调用;仅仅跳到下一条指令并且(译者注:更重要的是)把EIP压栈。
     b. 弹出栈顶值到ECX。ECX就保存的EIP的值;这也就是那条“pop ECX”指令的地址。
     c. 注意从NewProc的入口点到“pop ECX”指令的“距离”为9字节;因此把ECX减去9就得到的NewProc的地址了。

     这样一来,不管被复制到什么地方,NewProc总能正确计算自身的地址了!然而,要注意从NewProc的入口点到“pop ECX”的距离可能会因为你的编译器/链接选项的不同而不同,而且在Release和Degub版本中也是不一样的。但是,不管怎样,你仍然可以在编译期知道这个距离的具体值。
     1. 首先,编译你的函数。
     2. 在反汇编器(disassembler)中查出正确的距离值。
     3. 最后,使用正确的距离值重新编译你的程序。

     这也是InjectEx中使用的解决方案。InjectEx和HookInjEx类似,交换开始按钮上的鼠标左右键点击事件。

解决方案2

     在远程进程中把INJDATA放在NewProc的前面并不是唯一的解决方案。看一下下面的NewProc:
static LRESULT CALLBACK NewProc(
   HWND hwnd,       // handle to window
   UINT uMsg,       // message identifier
   WPARAM wParam,   // first message parameter
   LPARAM lParam ) // second message parameter
{
     INJDATA* pData = 0xA0B0C0D0;     // 一个假值

     //—————————–
     // 子类代码
     // ……..
     //—————————–

     // 调用以前的窗口过程
     return pData->fnCallWindowProc( pData->fnOldProc,
                                     hwnd,uMsg,wParam,lParam );
}

     这里,0XA0B0C0D0仅仅是INJDATA在远程进程中的地址的占位符(placeholder)。你无法在编译期得到这个值,然而你在调用VirtualAllocEx(为INJDATA分配内存时)后确实知道INJDATA的地址!(译者注:就是VirtualAllocEx的返回值)

     我们的NewProc编译后大概是这个样子:
Address    OpCode/Params      Decoded instruction
————————————————–
:00401000   55                 push ebp
:00401001   8BEC               mov ebp, esp
:00401003   C745FCD0C0B0A0     mov [ebp-04], A0B0C0D0
:0040100A   …
….
….
:0040102D   8BE5               mov esp, ebp
:0040102F   5D                 pop ebp
:00401030   C21000             ret 0010

     编译后的机器码应该为:558BECC745FCD0C0B0A0……8BE55DC21000。

     现在,你这么做:
     1. 把INJDATA,ThreadFunc和NewFunc复制到目的进程。
     2. 改变NewPoc的机器码,让pData指向INJDATA的真实地址。
     比如,假设INJDATA的的真实地址(VirtualAllocEx的返回值)为0x008a0000,你把NewProc的机器码改为:

558BECC745FCD0C0B0A0……8BE55DC21000   <- 修改前的 NewProc 1    
558BECC745FC00008A00……8BE55DC21000   <- 修改后的 NewProc  

     也就是说,你把假值 A0B0C0D0改为INJDATA的真实地址2
     3. 开始指向远程的ThreadFunc,它子类了远程进程中的控件。

     &sup1; 你可能会问,为什么A0B0C0D0和008a0000在编译后的机器码中为逆序的。这时因为Intel和AMD处理器使用littl-endian标记法(little-endian notation)来表示它们的(多字节)数据。换句话说:一个数的低字节(low-order byte)在内存中被存放在最低位,高字节(high-order byte)存放在最高位。
想像一下,存放在四个字节中的单词“UNIX”,在big-endia系统中被存储为“UNIX”,在little-endian系统中被存储为“XINU”。

     &sup2; 一些蹩脚的破解者用类似的方法来修改可执行文件的机器码,但是一个程序一旦载入内存,就不能再更改自身的机器码(一个可执行文件的.text段是写保护的)。我们能修改远程进程中的NewProc是因为它所处的那块内存在分配时给予了PAGE_EXECUTE_READWRITE属性。

     何时使用CreateRemoteThread和WriteProcessMemory技术

    通过CreateRemoteThread和WriteProcessMemory来注入代码的技术,和其他两种方法相比,不需要一个额外的DLL文件,因此更灵活,但也更复杂更危险。一旦你的ThreadFunc中有错误,远程线程会立即崩溃(看附录F)。调试一个远程的ThreadFunc也是场恶梦,所以你应该在仅仅注入若干条指令时才使用这个方法。要注入大量的代码还是使用另外两种方法吧。

     再说一次,你可以在文章的开头部分下载到WinSpy,InjectEx和它们的源代码。

     写在最后的话

     最后,我们总结一些目前还没有提到的东西:

     方法 适用的操作系统 可操作的进程进程    
     I. Windows钩子 Win9x 和WinNT 仅限链接了USER32.DLL的进程1    
     II. CreateRemoteThread & LoadLibrary 仅WinNT2 所有进程3,包括系统服务4    
     III. CreateRemoteThread & WriteProcessMemory 近WinNT 所有进程,包括系统服务  

     1. 很明显,你不能给一个没有消息队列的线程挂钩。同样SetWindowsHookEx也对系统服务不起作用(就算它们连接了USER32)。
     2. 在Win9x下没有CreateRemoteThread和VirtualAllocEx(事实上可以在9x上模拟它们,但是到目前为止还只是个神话)
    3. 所有进程 = 所有的Win32进程 + csrss.exe
     本地程序(native application)比如smss.exe, os2ss.exe, autochk.exe,不使用Win32 APIs,也没有连接到kernel32.dll。唯一的例外是csrss.exe,win32子系统自身。它是一个本地程序,但是它的一些库(比如winsrv.dll)需要Win32 DLL包括kernel32.dll.
     4.如果你向注入代码到系统服务或csrss.exe,在打开远程进程的句柄(OpenProcess)之前把你的进程的优先级调整为“SeDebugprovilege”(AdjustTokenPrivileges)。

     大概就这些了吧。还有一点你需要牢记在心:你注入的代码(特别是存在错误时)很容易就会把目的进程拖垮。记住:责任随权利而来(Power comes with responsibility)!

     这篇文章中的很多例子都和密码有关,看过这篇文章后你可能也会对Zhefu Zhang(译者注:大概是一位中国人,张哲夫??)写的Supper Password Spy++感兴趣。他讲解了如何从IE的密码框中得到密码,也说了如何保护你的密码不被这种攻击。

     最后一点:读者的反馈是文章作者的唯一报酬,所以如果你认为这篇文章有作用,请留下你的评论或给它投票。更重要的是,如果你发现有错误或bug;或你认为什么地方做得还不够好,有需要改进的地方;或有不清楚的地方也都请告诉我。

感谢
     首先,我要感谢我在CodeGuru(这篇文章最早是在那儿发表的)的读者,正是由于你们的鼓励和支持这篇文章才得以从最初的1200单词发展到今天这样6000单词的“庞然大物”。如果说有一个人我要特别感谢的话,他就是Rado Picha。这篇文章的一部分很大程度上得益于他对我的建议和帮助。最后,但也不能算是最后,感谢Susan Moore,他帮助我跨越了那个叫做“英语”的雷区,让这篇文章更加通顺达意。
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附录
A) 为什么kernel32.dll和user32.dll中是被映射到相同的内存地址?
我的假定:以为微软的程序员认为这么做可以优化速度。让我们来解释一下这是为什么。
一般来说,一个可执行文件包含几个段,其中一个为“.reloc”段。

当链接器生成EXE或DLL时,它假定这个文件会被加载到一个特定的地址,也就是所谓的假定/首选加载/基地址(assumed/preferred load/base address)。内存映像(image)中的所有绝对地址都时基于该“链接器假定加载地址”的。如果由于某些原因,映像没有加载到这个地址,那么PE加载器(PE loader)就不得不修正该映像中的所有绝对地址。这就是“.reloc”段存在的原因:它包含了一个该映像中所有的“链接器假定地址”与真正加载到的地址之间的差异的列表(注意:编译器产生的大部分指令都使用一种相对寻址模式,所以,真正需要重定位[relocation]的地方并没有你想像的那么多)。如果,从另一方面说,加载器可以把映像加载到链接器首选地址,那么“.reloc”段就会被彻底忽略。

但是,因为每一个Win32程序都需要kernel32.dll,大部分需要user32.dll,所以如果总是把它们两个映射到其首选地址,那么加载器就不用修正kernel32.dll和user32.dll中的任何(绝对)地址,加载时间就可以缩短。

让我们用下面的例子来结束这个讨论:
把一个APP.exe的加载地址改为kernel32的(/base:”0x77e80000″)或user32的(/base:”0x77e10000″)首选地址。如果App.exe没有引入UESE32,就强制LoadLibrary。然后编译App.exe,并运行它。你会得到一个错误框(“非法的系统DLL重定位”),App.exe无法被加载。

为什么?当一个进程被创建时,Win2000和WinXP的加载器会检查kernel32.dll和user32.dll是否被映射到它们的首选地址(它们的名称是被硬编码进加载器的),如果没有,就会报错。在WinNT4 中ole32.dll也会被检查。在WinNT3.51或更低版本中,则不会有任何检查,kernel32.dll和user32.dll可以被加载到任何地方。唯一一个总是被加载到首选地址的模块是ntdll.dll,加载器并不检查它,但是如果它不在它的首选地址,进程根本无法创建。

总结一下:在WinNT4或更高版本的操作系统中:
●总被加载到它们的首选地址的DLL有:kernel32.dll,user32.dll和ntdll.dll。
●Win32程序(连同csrss.exe)中一定存在的DLL:kernel32.dll和ntdll.dll。
●所有进程中都存在的dll:ntdll.dll。

B) /GZ编译开关
在Debug时,/GZ开关默认是打开的。它可以帮你捕捉一些错误(详细内容参考文档)。但是它对我们的可执行文件有什么影响呢?

当/GZ被使用时,编译器会在每个函数,包含函数调用中添加额外的代码(添加到每个函数的最后面)来检查ESP栈指针是否被我们的函数更改过。但是,等等,ThreadFunc中被添加了一个函数调用?这就是通往灾难的道路。因为,被复制到远程进程中的ThreadFunc将调用一个在远程进程中不存在的函数。

C) static函数和增量连接(Incremental linking)
增量连接可以缩短连接的时间,在增量编译时,每个函数调用都是通过一个额外的JMP指令来实现的(一个例外就是被声明为static的函数!)这些JMP允许连接器移动函数在内存中的位置而不用更新调用该函数的CALL。但是就是这个JMP给我们带来了麻烦:现在ThreadFunc和AfterThreadFunc将指向JMP指令而不是它们的真实代码。所以,当计算ThreadFunc的大小时:
const int cbCodeSize = ((LPBYTE) AfterThreadFunc – (LPBYTE) ThreadFunc);
你实际得到的将是指向ThreadFunc和AfterThreadFunc的JMP指令之间的“距离”。现在假设我们的ThreadFunc在004014C0,和其对应的JMP指令在00401020
:00401020    jmp   004014C0

:004014C0    push EBP           ; ThreadFunc的真实地址
:004014C1    mov   EBP, ESP

然后,
WriteProcessMemory( .., &ThreadFunc, cbCodeSize, ..);
将把“JMP 004014C0”和其后的cbCodeSize范围内的代码而不是ThreadFunc复制到远程进程。远程线程首先会执行“JMP 004010C0”,然后一直执行到这个进程代码的最后一条指令(译者注:这当然不是我们想要的结果)。

然而,如果一个函数被声明为static,就算使用增量连接,也不会被替换为JMP指令。这就是为什么我在规则#4中说把ThreadFunc和AfterThreadFunc声明为static或禁止增量连接的原因了。(关于增量连接的其他方面请参看Matt Pietrek写的“Remove Fatty Deposits from Your Applications Using Our 32-bit Liposuction Tools”)

D) 为什么ThreadFunc只能有4K的局部变量?
局部变量总是保存在栈上的。假设一个函数有256字节的局部变量,当进入该函数时(更确切地说是在functions prologue中),栈指针会被减去256。像下面的函数:
void Dummy(void) {
     BYTE var[256];
     var[0] = 0;
     var[1] = 1;
     var[255] = 255;
}
会被编译为类似下面的指令:
:00401000    push ebp
:00401001    mov   ebp, esp
:00401003    sub   esp, 00000100            ; change ESP as storage for
                                          ; local variables is needed
:00401006    mov   byte ptr [esp], 00       ; var[0] = 0;
:0040100A    mov   byte ptr [esp+01], 01    ; var[1] = 1;
:0040100F    mov   byte ptr [esp+FF], FF    ; var[255] = 255;
:00401017    mov   esp, ebp                 ; restore stack pointer
:00401019    pop   ebp
:0040101A    ret

请注意在上面的例子中ESP(栈指针)是如何被改变的。但是如果一个函数有多于4K的局部变量该怎么办?这种情况下,栈指针不会被直接改变,而是通过一个函数调用来正确实现ESP的改变。但是就是这个“函数调用”导致了ThreadFunc的崩溃,因为它在远程进程中的拷贝将会调用一个不存在的函数。

让我们来看看文档关于栈探针(stack probes)和/Gs编译选项的说明:
“/Gssize选项是一个允许你控制栈探针的高级特性。栈探针是编译器插入到每个函数调用中的一系列代码。当被激活时,栈探针将温和地按照存储函数局部变量所需要的空间大小来移动

如果一个函数需要大于size指定的局部变量空间,它的栈探针将被激活。默认的size为一个页的大小(在80×86上为4k)。这个值可以使一个Win32程序和Windows NT的虚拟内存管理程序和谐地交互,在运行期间向程序栈增加已提交的内存总数。

我能确定你们对上面的叙述(“栈探针将温和地按照存储函数局部变量所需要的空间大小来移动”)感到奇怪。这些编译选项(他们的描述!)有时候真的让人很恼火,特别是当你想真的了解它们是怎么工作的时候。打个比方,如果一个函数需要12kb的空间来存放局部变量,栈上的内存是这样“分配”的
sub     esp, 0x1000     ; 先“分配”4 Kb
test   [esp], eax       ; touches memory in order to commit a
                       ; new page (if not already committed)
sub     esp, 0x1000     ; “分配”第二个 4 Kb
test   [esp], eax       ; …
sub     esp, 0x1000
test   [esp], eax

注意栈指针是如何以4Kb为单位移动的,更重要的是每移动一步后使用test对栈底的处理(more importantly, how the bottom of the stack is “touched” after each step)。这可以确保了在“分配”下一个页之前,包含栈底的页已经被提交。

继续阅读文档的说明:
“每一个新的线程会拥有(receives)自己的栈空间,这包括已经提交的内存和保留的内存。默认情况下每个线程使用1MB的保留内存和一个页大小的以提交内存。如果有必要,系统将从保留内存中提交一个页。”(看MSDN中GreateThread > dwStackSize   > “Thread Stack Size”)

..现在为什么文档中说“这个值可以使一个Win32程序和Windows NT的虚拟内存管理程序和谐地交互”也很清楚了。

E) 为什么我要把多于3个case分支的swith分割开来呢?
同样,用例子来说明会简单些:
int Dummy( int arg1 )
{
     int ret =0;

     switch( arg1 ) {
     case 1: ret = 1; break;
     case 2: ret = 2; break;
     case 3: ret = 3; break;
     case 4: ret = 0xA0B0; break;
     }
     return ret;
}
将会被编译为类似下面的代码:
Address    OpCode/Params     Decoded instruction
————————————————–
                                              ; arg1 -> ECX
:00401000   8B4C2404          mov ecx, dword ptr [esp+04]
:00401004   33C0              xor eax, eax      ; EAX = 0
:00401006   49                dec ecx           ; ECX —
:00401007   83F903            cmp ecx, 00000003
:0040100A   771E              ja 0040102A

; JMP to one of the addresses in table ***
; note that ECX contains the offset
:0040100C   FF248D2C104000    jmp dword ptr [4*ecx+0040102C]

:00401013   B801000000        mov eax, 00000001    ; case 1: eax = 1;
:00401018   C3                 ret
:00401019   B802000000        mov eax, 00000002    ; case 2: eax = 2;
:0040101E   C3                 ret
:0040101F   B803000000        mov eax, 00000003    ; case 3: eax = 3;
:00401024   C3                 ret
:00401025   B8B0A00000        mov eax, 0000A0B0    ; case 4: eax = 0xA0B0;
:0040102A   C3                 ret
:0040102B   90                 nop

; 地址表 ***
:0040102C   13104000          DWORD 00401013    ; jump to case 1
:00401030   19104000          DWORD 00401019    ; jump to case 2
:00401034   1F104000          DWORD 0040101F    ; jump to case 3
:00401038   25104000          DWORD 00401025    ; jump to case 4

看到switch-case是如何实现的了吗?
它没有去测试每个case分支,而是创建了一个地址表(address table)。我们简单地计算出在地址表中偏移就可以跳到正确的case分支。想想吧,这真是一个进步,假设你有一个50个分支的switch语句,假如没有这个技巧,你不的不执行50次CMP和JMP才能到达最后一个case,而使用地址表,你可以通过一次查表即跳到正确的case。使用算法的时间复杂度来衡量:我们把O(2n)的算法替换成了O(5)的算法,其中:
1. O代表最坏情况下的时间复杂度。
2. 我们假设计算偏移(即查表)并跳到正确的地址需要5个指令。

现在,你可能认为上面的情况仅仅是因为case常量选择得比较好,(1,2,3,4,5)。幸运的是,现实生活中的大多数例子都可以应用这个方案,只是偏移的计算复杂了一点而已。但是,有两个例外:
●如果少于3个case分支,或
●如果case常量是完全相互无关的。(比如 1, 13, 50, 1000)。
最终的结果和你使用普通的if-else if是一样的。

有趣的地方:如果你曾经为case后面只能跟常量而迷惑的话,现在你应该知道为什么了吧。这个值必须在编译期间就确定下来,这样才能创建地址表。

回到我们的问题!
注意到0040100C处的JMP指令了吗?我们来看看Intel的文档对十六进制操作码FF的说明:
Opcode    Instruction   Description
FF /4     JMP r/m32    Jump near, absolute indirect, address given in r/m32

JMP使用了绝对地址!也就是说,它的其中一个操作数(在这里是0040102C)代表一个绝对地址。还用多说吗?现在远程的ThreadFunc会盲目第在地址表中004101C然后跳到这个错误的地方,马上使远程进程挂掉了。

F) 到底是什么原因使远程进程崩溃了?
如果你的远程进程崩溃了,原因可能为下列之一:
1. 你引用了ThreadFunc中一个不存在的字符串。
2. ThreadFunc中一个或多个指令使用了绝对寻址(看附录E中的例子)
3. ThreadFunc调用了一个不存在的函数(这个函数调用可能是编译器或连接器添加的)。这时候你需要在反汇编器中寻找类似下面的代码:
:004014C0     push EBP          ; entry point of ThreadFunc
:004014C1     mov EBP, ESP

:004014C5     call 0041550      ; 在这里崩溃了
                               ; remote process

:00401502     ret
如果这个有争议的CALL是编译器添加的(因为一些不该打开的编译开关比如/GZ打开了),它要么在ThreadFunc的开头要么在ThreadFunc接近结尾的地方

不管在什么情况下,你使用CreateRemoteThread & WriteProcessMemory技术时必须万分的小心,特别是编译器/连接器的设置,它们很可能会给你的ThreadFunc添加一些带来麻烦的东西。

参考(省略)
文章历史(省略)

<结束>

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