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[原创]windows-SEH详解
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发表于: 2019-2-22 20:06
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SEH是window操作系统默认的异常处理机制，逆向分析中，SEH除了基本的异常处理功能外，还大量用于反调试程序（这里SEH时保存在栈中的，漏洞利用的时候会用到）
1.SEH
SEH是windows操作系统异常处理机制，在程序源代码中使用__try,__except,__finally关键字来具体实现。
2.OS异常处理的办法
2.1正常运行时候的异常处理方法
进程运行过程中若发生异常，OS会委托进程进行处理。若进程代码中存在具体的异常处理（如SEH异常处理器）代码，则能够顺利处理相关异常，程序继续运行，但如果进程内部没有具体实现SEH，那么相关异常就无法处理，OS就会启动默认的异常处理机制，终止进程运行
2.2 调试运行时的异常处理方法
被调试的进程内部发生异常，OS会首先把异常抛给调试进程处理。调器拥有被调试者的所有权限。被调试者内部发生的异常都由调试器处理。调试过程中的所有异常都先由调试器管理。被调试者发生异常时，调试器会停止运行，必须采取相应的措施来处理异常，完成后续的调试。遇到异常的时候的处理方法如下。
1）直接修改异常：代码、寄存器、内存
2）将异常泡杯被调试程序，使用od的shift+f7/f8/f9直接将异常抛还给被调试者
3）OS默认异常处理机制
3.异常
操作系统中常见的异常
EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION 0xC0000005 程序企图读写一个不可访问的地址时引发的异常。例如企图读取0地址处的内存。 EXCEPTION_ARRAY_BOUNDS_EXCEEDED 0xC000008C 数组访问越界时引发的异常。 EXCEPTION_BREAKPOINT 0x80000003 触发断点时引发的异常。 EXCEPTION_DATATYPE_MISALIGNMENT 0x80000002 程序读取一个未经对齐的数据时引发的异常。 EXCEPTION_FLT_DENORMAL_OPERAND 0xC000008D 如果浮点数操作的操作数是非正常的，则引发该异常。所谓非正常，即它的值太小以至于不能用标准格式表示出来。 EXCEPTION_FLT_DIVIDE_BY_ZERO 0xC000008E 浮点数除法的除数是0时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_INEXACT_RESULT 0xC000008F 浮点数操作的结果不能精确表示成小数时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_INVALID_OPERATION 0xC0000090 该异常表示不包括在这个表内的其它浮点数异常。 EXCEPTION_FLT_OVERFLOW 0xC0000091 浮点数的指数超过所能表示的最大值时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_STACK_CHECK 0xC0000092 进行浮点数运算时栈发生溢出或下溢时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_UNDERFLOW 0xC0000093 浮点数的指数小于所能表示的最小值时引发该异常。 EXCEPTION_ILLEGAL_INSTRUCTION 0xC000001D 程序企图执行一个无效的指令时引发该异常。 EXCEPTION_IN_PAGE_ERROR 0xC0000006 程序要访问的内存页不在物理内存中时引发的异常。 EXCEPTION_INT_DIVIDE_BY_ZERO 0xC0000094 整数除法的除数是0时引发该异常。 EXCEPTION_INT_OVERFLOW 0xC0000095 整数操作的结果溢出时引发该异常。 EXCEPTION_INVALID_DISPOSITION 0xC0000026 异常处理器返回一个无效的处理的时引发该异常。 EXCEPTION_NONCONTINUABLE_EXCEPTION 0xC0000025 发生一个不可继续执行的异常时，如果程序继续执行，则会引发该异常。 EXCEPTION_PRIV_INSTRUCTION 0xC0000096 程序企图执行一条当前CPU模式不允许的指令时引发该异常。 EXCEPTION_SINGLE_STEP 0x80000004 标志寄存器的TF位为1时，每执行一条指令就会引发该异常。主要用于单步调试。 EXCEPTION_STACK_OVERFLOW 0xC00000FD 栈溢出时引发该异常。
调试的时候经常触发5中最具代表性的异常
3.1 EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION 0xC0000005
程序企图读写一个不可访问的地址时引发的异常（不存在，或者不具有访问权限）。例如企图读取0地址处的内存。
3.2EXCEPTION_BREAKPOINT 0x80000003 EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION 0xC0000005 程序企图读写一个不可访问的地址时引发的异常。例如企图读取0地址处的内存。 EXCEPTION_ARRAY_BOUNDS_EXCEEDED 0xC000008C 数组访问越界时引发的异常。 EXCEPTION_BREAKPOINT 0x80000003 触发断点时引发的异常。 EXCEPTION_DATATYPE_MISALIGNMENT 0x80000002 程序读取一个未经对齐的数据时引发的异常。 EXCEPTION_FLT_DENORMAL_OPERAND 0xC000008D 如果浮点数操作的操作数是非正常的，则引发该异常。所谓非正常，即它的值太小以至于不能用标准格式表示出来。 EXCEPTION_FLT_DIVIDE_BY_ZERO 0xC000008E 浮点数除法的除数是0时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_INEXACT_RESULT 0xC000008F 浮点数操作的结果不能精确表示成小数时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_INVALID_OPERATION 0xC0000090 该异常表示不包括在这个表内的其它浮点数异常。 EXCEPTION_FLT_OVERFLOW 0xC0000091 浮点数的指数超过所能表示的最大值时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_STACK_CHECK 0xC0000092 进行浮点数运算时栈发生溢出或下溢时引发该异常。 EXCEPTION_FLT_UNDERFLOW 0xC0000093 浮点数的指数小于所能表示的最小值时引发该异常。 EXCEPTION_ILLEGAL_INSTRUCTION 0xC000001D 程序企图执行一个无效的指令时引发该异常。 EXCEPTION_IN_PAGE_ERROR 0xC0000006 程序要访问的内存页不在物理内存中时引发的异常。 EXCEPTION_INT_DIVIDE_BY_ZERO 0xC0000094 整数除法的除数是0时引发该异常。 EXCEPTION_INT_OVERFLOW 0xC0000095 整数操作的结果溢出时引发该异常。 EXCEPTION_INVALID_DISPOSITION 0xC0000026 异常处理器返回一个无效的处理的时引发该异常。 EXCEPTION_NONCONTINUABLE_EXCEPTION 0xC0000025 发生一个不可继续执行的异常时，如果程序继续执行，则会引发该异常。 EXCEPTION_PRIV_INSTRUCTION 0xC0000096 程序企图执行一条当前CPU模式不允许的指令时引发该异常。 EXCEPTION_SINGLE_STEP 0x80000004 标志寄存器的TF位为1时，每执行一条指令就会引发该异常。主要用于单步调试。 EXCEPTION_STACK_OVERFLOW 0xC00000FD 栈溢出时引发该异常。
调试的时候经常触发5中最具代表性的异常
3.1 EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION 0xC0000005
程序企图读写一个不可访问的地址时引发的异常（不存在，或者不具有访问权限）。例如企图读取0地址处的内存。
触发断点时引发的异常。在运行的代码中设置断点以后，cpu尝试执行该处的指令时将触发队形的EXCEPTION_BREAKPOINT异常
INT3,设置断点对应的汇编指令为INT3,对应的机器指令为0xCC.灵活运用这个原理可以为程序运行带来很大的便利。比如使用hex editor打开PE文件，修改EP地址对应的文件偏移处的第一个字节为0xCC,然后运行该PE文件就会发生EXCEPTION_BREAKPOINT异常，经过OS的默认异常处理后会终止程序运行，若在操作系统的注册表中将默认调试器设置为OllyDbg，那么发生以上异常时OS会自动运行ollydbg调试器，附加发生异常的进程。
3.3EXCEPTION_ILLEGAL_INSTRUCTION 0xC000001D
程序企图执行一个无效的指令时引发该异常。
3.4EXCEPTION_INT_DIVIDE_BY_ZERO 0xC0000094
整数除法的除数是0时引发该异常。
3.5EXCEPTION_SINGLE_STEP 0x80000004
标志寄存器的TF位为1时，每执行一条指令就会引发该异常。主要用于单步调试。
4.SEH详细说明
4.1SEH链
SEH以链的形式存在。第一个异常处理中未处理相关异常，它就会被传递到下一个异常处理器，直到得到处理。SEH是由_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD结构体组成的链表
ntdll!_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD +0x000 Next : Ptr32 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD +0x004 Handler : Ptr32 _EXCEPTION_DISPOSITION }
Next成员指向下一个_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD结构体指针，handler成员是异常处理函数（异常处理器）。若Next成员的值为FFFFFFFF，则表示它是链表最后一个结点
发生异常的时候会按照(A)->(B)->(C)的顺序依次传递，直到由异常处理器处理
4.2异常处理函数定义
EXCEPTION_DISPOSITION __cdecl _except_handler ( EXCEPTION_RECORD *pRecord, EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *pFrame, CONTEXT *pContext, PVOID pValue );
由系统调用，是一个回调函数，第一个参数是一个指向EXCEPTION_RECORD结构体的指针
typedef struct _EXCEPTION_RECORD {
DWORD ExceptionCode; //异常代码
DWORD ExceptionFlags;
struct _EXCEPTION_RECORD *ExceptionRecord;
PVOID ExceptionAddress; //异常发生地址
DWORD NumberParameters;
ULONG_PTR ExceptionInformation[EXCEPTION_MAXIMUM_PARAMETERS];
} EXCEPTION_RECORD; 异常处理函数的第三个参数是指向CONTEXT结构体的指针，CONTEXT结构体的定义如下， CONTEXT结构体用来备份CPU的值。
typedef struct _CONTEXT {
DWORD ContextFlags;
DWORD Dr0;
DWORD Dr1;
DWORD Dr2;
DWORD Dr3;
DWORD Dr6;
DWORD Dr7;
FLOATING_SAVE_AREA FloatSave;
DWORD SegGs;
DWORD SegFs;
DWORD SegEs;
DWORD SegDs;
DWORD Edi;
DWORD Esi;
DWORD Ebx;
DWORD Edx;
DWORD Ecx;
DWORD Eax;
DWORD Ebp;
DWORD Eip;
DWORD SegCs; // MUST BE SANITIZED
DWORD EFlags; // MUST BE SANITIZED
DWORD Esp;
DWORD SegSs;
BYTE ExtendedRegisters[MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION];
} CONTEXT; 异常发生的时候，执行异常代码的线程就会发生中断，转而运行SEH，此时OS会把线程 CONTEXT结构体的指针传递给异常处理函数的相应参数。里面有个eip成员，在异常处理函数中将参数传递过来的CONTEXT.eip设置为其他地址，然后返回处理函数。这样之前暂停的线程会执行新的EIP地址处的代码（反调试中经常使用这个技术）
4.3 TEB.NtTib.ExceptionList
通过TEB结构体的NtTib成员可以很容易的访问进程的SEH链，TEB。
NtTib.ExceptionList=FS:[0]
ntdll!_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD +0x000 Next : Ptr32 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD +0x004 Handler : Ptr32 _EXCEPTION_DISPOSITION }
Next成员指向下一个_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD结构体指针，handler成员是异常处理函数（异常处理器）。若Next成员的值为FFFFFFFF，则表示它是链表最后一个结点
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最后于 2019-2-22 21:10
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，原因： 补充内容
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try...catch是编译器对__try ... __except的一个包装，该包装仅处理C++异常类型，在windows下，仍然是通过SEH机制实现。 |
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