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[原创]初探Windows调试原理和反附加手段
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发表于: 2021-8-19 21:31
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最近粗浅的研究了一下Windows应用层相关调试API和对应调试原理，以达到实现反附加的功能。本文内容主要参考《软件调试》和网络上相关优秀文章，并且主要侧重在应用层调试附加方面，关于内核层面因为水平有限本文没有详细展现。
首先我们先用调试API编写一个最简单的附加调试器
上文主要用到的就是 DebugActiveProcess 这个调试API对目标PID进程进行调试附加操作，如果我们要在程序创建的时候就对程序进行调试可以在Debugger中执行CreateProcess并将第6个参数传入DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS，这样设置之后，子进程发生的调试事件会通知给父进程处理。
DEBUG_EVENT中的dwDebugEventCode表示调试信息的种类，对于DEBUG_EVENT详细的介绍可以查看MSDN，简单来说就是用共用体来存储具体的数据。
我们通过查找NT5的源码可以看到DebugActiveProcess 具体实现代码，主要就是调用了DbgUiConnectToDbg ，ProcessIdToHandle和DbgUiDebugActiveProcess这三个函数
首先判断TEB->DbgSsReserved[1]是否保存着调试对象的句柄，如果存在则直接返回函数如果不存在就进行初始化并调用NtCreateDebugObject创建调试对象
如果是伪句柄则调用CsrGetProcessId获取csrss.exe的PID，然后调用NtOpenProcess获得对应进程句柄，给后续调用做准备。
此函数首先传入进程和调试对象的句柄进入内核，然后调用DbgUiIssueRemoteBreakin函数创建线程开始地址为DbgUiRemoteBreakin的远程线程让被调试进程断下来，如果远程线程设置失败则调用DbgUiStopDebugging停止调试。这个地方创建了远程线程是在将来反附加检测的主要检测点。
Windows的调试子系统使用调试事件驱动，这个和窗体的消息驱动是很类似的。在调试子系统中使用WaitForDebugEvent在用户态等待调试事件，当调试器处理调试事件时，被调试进程会被挂起，所以调试器处理完毕后要调用ContinueDebugEvent使被挂起的被调试进程继续运行。
下图是张银奎老师在软件调试纵横谈中的调试模型，在用户空间部分就是我们此前通过源码分析的用户态附加调试API DebugActiveProcess 的基本流程，在系统空间维护着一个DebugObject的链表并且通过Dbgk*例程采集和传递调试事件。
根据此前内容知道，当调试器附加一个进程的时候是调用DebugActiveProcess函数，该函数内部调用了DbgUiDebugActiveProcess，此函数内部会调用DbgUiIssueRemoteBreakin函数，最后内部则会通过RtlCreateUserThread在被调试进程内创建一个线程，线程的起始地址是DbgUiRemoteBreakin。
在被调试进程内DbgUiRemoteBreakin会判断PEB中的BeingDebugged标志位，如果在调试则调用DbgBreakPoint函数，调试器附加后被调试进程就中断在DbgBreakPoint函数内。
根据上述流程我们可以知道在被调试进程（我们的程序）会创建新线程，线程起始函数是DbgUiRemoteBreakin。所以我们可以Hook DbgUiRemoteBreakin 直接调用 ExitProcess 结束我们的程序。
本文以ScyllaHide为例子，因为ScyllaHide是开源项目可以直接分析源码，插件加载后我们此前设置的HOOK会被还原。
对于SharpOD，他会在插件加载的时候Hook调试器的DebugActiveProcess和CreateProcessInternalW，在DebugActiveProcessDetour 会在被调试进程中添加ShellCode，并HOOK LdrInitializeThunk 跳转到ShellCode中断，并在附加进程的调试事件到达后还原LdrInitializeThunk 。
对于新版x64dbg会内嵌Titan Engine（2020年11月12日版本后添加），所以SharpOD插件对于反反附加对新版本x64dbg起不到作用。在Titan Engine内部自己实现了DebugActiveProcess一套流程。
并且没有调用DbgUiIssueRemoteBreakin让程序被调试器附加的时候断下。
本文初步学习了Windows用户层基本的调试原理和模型，并给出了一个简单的反附加方案，同时分析了目前常见的反反附加插件。不过同时存在不知道如何绕过SharpOD的反反附加检测等问题，还需要进一步学习研究。因为本人水平有限，如果存在错误还望各位前辈指正。
int main(int argc,TCHAR *argv[])
{ DWORD dwPID;
BOOL waitEvent = TRUE;
if (argc > 1) {
dwPID = atoi(argv[1]);
}
else {
printf("usage: MyDebugger.exe dwPID\n");
exit(0);
}
DebugActiveProcess(dwPID);
while (waitEvent)
{
DEBUG_EVENT MyDebugInfo;
waitEvent = WaitForDebugEvent(&MyDebugInfo, INFINITE); // Waiting
switch (MyDebugInfo.dwDebugEventCode)
{
case EXIT_PROCESS_DEBUG_EVENT:
waitEvent = FALSE
break;
}
if (waitEvent) {
ContinueDebugEvent(debugEvent.dwProcessId, debugEvent.dwThreadId, DBG_CONTINUE);
}
}
return 0;
}int main(int argc,TCHAR *argv[])
{ DWORD dwPID;
BOOL waitEvent = TRUE;
if (argc > 1) {
dwPID = atoi(argv[1]);
}
else {
printf("usage: MyDebugger.exe dwPID\n");
exit(0);
}
DebugActiveProcess(dwPID);
while (waitEvent)
{
DEBUG_EVENT MyDebugInfo;
waitEvent = WaitForDebugEvent(&MyDebugInfo, INFINITE); // Waiting
switch (MyDebugInfo.dwDebugEventCode)
{
case EXIT_PROCESS_DEBUG_EVENT:
waitEvent = FALSE
break;
}
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