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[原创]Csrss进程剖析
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发表于: 2012-5-6 19:00
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这几天想了解下神秘的进程csrss，在学习和了解的过程中就写下了自己对csrss进程的理解。
Csrss（客户端/服务器运行时子系统）是 Win32 子系统的用户模式部分，在桌面管理、终端登录、控制台管理、错误报告报告和DOS 虚拟机等方面起着重要作用，另外还监控着系统内所有Win32 子系统进程和线程的运行，进程的创建与退出，都需要通知Csrss。
图1是用内核工具xuetr观察Csrss进程加载的模块。（以下的分析环境为xp sp2 32位）
图1
由图1中我们可以知道Csrss进程除了加载诸如Kernel32，ntdll等基础模块之外，basesrv.dll，csrsrv.dll ,winsrv.dll就是Csrss进程的核心模块，因此我们重点研究这几个模块，当然研究这几个模块就要那个这几个模块的pdb文件，我们利用windbg提供的工具SymChk 下载这几个模块的pdb文件，首先在cmd命令行中进入windbg目录，然后用如下命令：
Symchk /r c:\windows\system32 /s SRV*c:\mysymbols\*http://msdl.microsoft.com/download/symbols
如图2.
图2
这样我们就有了csrss进程核心模块的pdb文件，为下面我们用IDA分析这些模块提供了方便。
csrsrv.dll 里面有一个未导出符号叫做 CsrRootProcess, 对 csrss 起着重要的作用。CsrRootProcess 指向一个 CSR_PROCESS 结构。
CSR_PROCESS 结构 (Vista/2008, 对于 XP/2003 同样适用) 如下:
typedef struct _CSR_PROCESS
{
CLIENT_ID ClientId;
LIST_ENTRY ListLink;
LIST_ENTRY ThreadList;
struct _CSR_PROCESS *Parent;
PCSR_NT_SESSION NtSession;
ULONG ExpectedVersion;
HANDLE ClientPort;
ULONG_PTR ClientViewBase;
ULONG_PTR ClientViewBounds;
HANDLE ProcessHandle;
ULONG SequenceNumber;
BYTE Flags[4];
ULONG DebugFlags;
CLIENT_ID DebugCid;
ULONG ReferenceCount;
ULONG ProcessGroupId;
ULONG ProcessGroupSequence;
ULONG fVDM;
ULONG ThreadCount;
ULONG PriorityClass;
ULONG Reserved;
ULONG ShutdownLevel;
ULONG ShutdownFlags;
PVOID ServerData[ANYSIZE_ARRAY];
} CSR_PROCESS, *PCSR_PROCESS;
每一个进程都对应着一个 CSR_PROCESS 结构体，所有进程的CSR_PROCESS 结构体
通过成员struct _LIST_ENTRY ListLink 构成了一个链表，通过CsrRootProcess 可以遍历这个链表。当一个进程创建时，Csrss.exe 会新建一个CSR_PROCESS 结构体，加入到这个链表
中（从Csrss.dll中我们可以看到插入链表是通过未导出函数CsrInsertProcess实现的）；当一个进程退出时，Csrss.exe 会将该进程对应的CSR_PROCESS 结构体从链表中删除（从Csrss.dll中我们可以看到插入链表是通过未导出函数CsrRemoveProcess实现的）。
下面我们可以简单看下这连个函数的实现：
VOID
NTAPI
CsrInsertProcess(IN PCSR_PROCESS Parent OPTIONAL,
IN PCSR_PROCESS CurrentProcess OPTIONAL,
IN PCSR_PROCESS CsrProcess)
{
PCSR_SERVER_DLL ServerDll;
ULONG i;
/* Set the parent */
CsrProcess->Parent = Parent;
/* Insert it into the Root List */
InsertTailList(&CsrRootProcess->ListLink, &CsrProcess->ListLink);
/* Notify the Server DLLs */
for (i = 0; i < CSR_SERVER_DLL_MAX; i++)
{
/* Get the current Server DLL */
ServerDll = CsrLoadedServerDll[i];
/* Make sure it's valid and that it has callback */
if (ServerDll && ServerDll->NewProcessCallback)
{
(*ServerDll->NewProcessCallback)(CurrentProcess, CsrProcess); //进程创建的通知
}
}
}
VOID
NTAPI
CsrRemoveProcess(IN PCSR_PROCESS CsrProcess)
{
PCSR_SERVER_DLL ServerDll;
ULONG i;
/* Remove us from the Process List */
RemoveEntryList(&CsrProcess->ListLink);
/* Release the lock */
CsrReleaseProcessLock();
/* Loop every Server DLL */
for (i = 0; i < CSR_SERVER_DLL_MAX; i++)
{
/* Get the Server DLL */
ServerDll = CsrLoadedServerDll[i];
/* Check if it's valid and if it has a Disconnect Callback */
if (ServerDll && ServerDll->DisconnectCallback)
{
/* Call it */
(ServerDll->DisconnectCallback)(CsrProcess); //进程关闭的通知
}
}
}
Csrss 里面还存在着一个 关于线程的未导出符号叫做 CsrThreadHashTable。它是一个有 256 个元素的数组, 每一个元素都指向一个 CSR_THREAD 结构, 而 CSR_THREAD 结构同样包含一个 LIST_ENTRY。
typedef struct _CSR_THREAD { // <size 0x38>
union _LARGE_INTEGER CreateTime;
struct _LIST_ENTRY Link;
struct _LIST_ENTRY HashLinks;
struct _CLIENT_ID ClientId;
struct _CSR_PROCESS* Process;
struct _CSR_WAIT_BLOCK* WaitBlock;
void* ThreadHandle;
unsigned long Flags;
unsigned long ReferenceCount;
unsigned long ImpersonateCount;
} CSR_THREAD, *PCSR_THREAD;
相关操作函数CsrInsertThread，CsrRemoveThread。
Win32 子系统进程与CSRSS 的通信
我们首先从csrss是怎么启动的作为入口点，用进程查看工具procexp.exe查看相关信息。
如下图3
图3
从图3中我们可以知道csrss进程的父进程是smss，我们同样利用procexp.exe工具查看csrss的启动参数是什么，如图4：
图4
从图4中我们首先能猜想到的就是ServerDll=winsrv:UserServerDllInitialization,3 的意思是winsev.dll这个核心服务dll里面存在导出函数UserServerDllInitialization。那么我们就先从这个函数里面找找看有什么有用的线索没。
从UserServerDllInitialization代码片段中我们发现了两张表，如图5
我们在IDA中看看这两张表（UserServerApiDispatchTable 图6）：
图6
UserServerApiDispatchTable 这张表保存了很多函数。而UserServerApiServerValidTable这张表保存的是UserServerApiDispatchTable 表里面相对应函数是否有效的标志。
同样的道理我们看看ConServerDllInitialization这个函数，我们也发现了类似的表。
如下图7：
所以winsrv.dll里面有两个重要的保存函数的表：ConsoleServerApiDispatchTable（控制台管理），UserServerApiDispatchTable（终端登录之类）。
最后我们发现basesrv.DLL也存在一张保存函数的表：BaseServerApiDispatchTable，
如下图8
图8
Csrsrv.dll存在CsrServerApiDispatchTable这张表。（图9）
图9
四个分发表序号如下：
CsrServerApiDispatchTable：0
BaseServerApiDispatchTable：1
ConsoleServerApiDispatchTable：2
UserServerApiDispatchTable：3
因此我们可以知道csrss.exe启动时候参数winsrv:UserServerDllInitialization,3 的意思了。
Win32 子系统进程与CSRSS 的通信是通过lpc port，在图3中我们可以看到个名为\Windows\ApiPort 的LPC 端口与名为\Windows\sbApiPort的LPC端口。那么在 Csrss 中，对ApiPort 端口所接收到的LPC 消息的处理，主要是由csrsrv.dll 中的
CsrApiRequestThread 函数完成。CsrApiRequestThread 函数调用NtReplyWaitReceivePort 接收
消息，根据消息的类型执行特定的操作。
CsrApiRequestThread函数里面有一while循环处理各种请求，ReceiveMsg参数的ReceiveMsg.h.u2.s2.Type字段保存了消息的类型，当请求为LPC_REQUEST：
LPC参数中某一字段：高16 位指定是哪个分发表，低16 位为分发表中函数的索引值
，定义如下：
#define CSR_APINUMBER_TO_SERVERDLLINDEX( ApiNumber ) \
((ULONG)((ULONG)(ApiNumber) >> 16)) //高16 位指定是哪个分发表
#define CSR_APINUMBER_TO_APITABLEINDEX( ApiNumber ) \
((ULONG)((USHORT)(ApiNumber))) //低16 位为分发表中函数的索引值
这样就可以通过分发表调用函数。
ApiNumber = ReceiveMsg.ApiNumber;ServerDllIndex = CSR_APINUMBER_TO_SERVERDLLINDEX( ApiNumber );LoadedServerDll = CsrLoadedServerDll[ ServerDllIndex ](*(LoadedServerDll->ApiDispatchTable[ ApiTableIndex ]))( &ReceiveMsg, &ReplyStatus );
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