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[原创]内核基本操作，数据结构
发表于: 2023-2-7 08:15 6788

[原创]内核基本操作，数据结构

公众号坚毅猿 活跃值
2023-2-7 08:15
6788

本公众号分享的所有技术仅用于学习交流，请勿用于其他非法活动，如有错漏，欢迎留言交流指正

内核基本操作，数据结构

内核的基本操作

UNICODE_STRING

为什么字符串很重要

  • 大型工程中10%~20%的代码都与字符串操作有关
  • 面试里面也有很多字符串相关问题
  • 字符串涉及到指针操作
  • 字符串是编程第二个重要关口

    字符与字符串

    字符
  • char/sigined char/unsigned char是不同的类型,但int/sigined int是一样的
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std::out<<std::is_same<char,char>::value<<std::endl; //TRUE
std::out<<std::is_same<char,sigined char>::value<<std::endl; //FALSE
std::out<<std::is_same<char,sunigined char>::value<<std::endl; //FALSE
std::out<<std::is_same<int,int>::value<<std::endl; //TRUE
std::out<<std::is_same<int,sigined int>::value<<std::endl; //TRUE
  • 字符编码（Character encoding）也称字集码，是把字符集中的字符编码为指定集合中某一对象（例如：比特模式、自然数序列、8位组或者电脉冲），以便文本在计算机中存储和通过通信网络的传递。常见的例子包括将拉丁字母表编码成摩斯电码和ASCII。其中，ASCII将字母、数字和其它符号编号，并用7比特的二进制来表示这个整数。通常会额外使用一个扩充的比特，以便于以1个字节的方式存储。
    • ASSCII：美国(国家)信息交换标准(代)码，一种使用7个或8个二进制位进行编码的方案，最多可以给256个字符(包括字母、数字、标点符号、控制字符及其他符号)分配(或指定)数值。
    • GB2312：也是ANSI编码里的一种，对ANSI编码最初始的ASCII编码进行扩充，为了满足国内在计算机中使用汉字的需要，中国国家标准总局发布了一系列的汉字字符集国家标准编码，统称为GB码，或国标码。
    • GBK：即汉字内码扩展规范，K为扩展的汉语拼音中“扩”字的声母。英文全称Chinese Internal Code Specification。GBK编码标准兼容GB2312，共收录汉字21003个、符号883个，并提供1894个造字码位，简、繁体字融于一库。
    • unicode：世界上存在着多种编码方式，在ANSI编码下，同一个编码值，在不同的编码体系里代表着不同的字。在简体中文系统下，ANSI 编码代表 GB2312 编码，在日文操作系统下，ANSI 编码代表 JIS 编码，可能最终显示的是中文，也可能显示的是日文。在ANSI编码体系下，要想打开一个文本文件，不但要知道它的编码方式，还要安装有对应编码表，否则就可能无法读取或出现乱码。为什么电子邮件和网页都经常会出现乱码，就是因为信息的提供者可能是日文的ANSI编码体系和信息的读取者可能是中文的编码体系，他们对同一个二进制编码值进行显示，采用了不同的编码，导致乱码。这个问题促使了unicode码的诞生。
    • 如果有一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中，无论是英文、日文、还是中文等，大家都使用这个编码表，就不会出现编码不匹配现象。每个符号对应一个唯一的编码，乱码问题就不存在了。这就是Unicode编码。
    • UTF-8：为了提高Unicode的编码效率，于是就出现了UTF-8编码。UTF-8可以根据不同的符号自动选择编码的长短。比如英文字母可以只用1个字节就够了。
    • Base64：有的电子邮件系统(比如国外信箱)不支持非英文字母(比如汉字)传输，这是历史原因造成的(认为只有美国会使用电子邮件?)。因为一个英文字母使用ASCII编码来存储，占存储器的1个字节(8位)，实际上只用了7位2进制来存储，第一位并没有使用，设置为0，所以，这样的系统认为凡是第一位是1的字节都是错误的。而有的编码方案(比如GB2312)不但使用多个字节编码一个字符，并且第一位经常是1，于是邮件系统就把1换成0，这样收到邮件的人就会发现邮件乱码。
  • 0、L'0'、'0'、'\0'、"0"、FALSE、false、NULL区别
    • 0，int(4Byte)，0x00000000
    • L'0'，wchar_t(2Byte)，0x0030
    • '0'，char(1Byte)，0x30
    • '\0'，char(1Byte)，0x00
    • "0"，char*(2Byte)，0x3000("0\0")
    • FALSE，BOOL(4Byte)，0x00000000
    • false，bool(1Byte)，0x00
    • NULL
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/// C
#define NULL(viod*)0
 
/// C++98,C++不允许直接使用void*隐式的转化为其他类型，如果NULL被定义为((viod*)0),当编译char *p = NULL;就会报错。
#define NULL 0
 
/// 如果NULL 被定义为0，C++中的函数重载就会出问题
void func(int); //因为NULL是0，实际上是调用这个函数，不符合预期，这是是C++98遗留的问题
void func(char*); //当把NULL传给func，期待是调用这个函数
 
/// C++11，引入了nullptr类型，不是整数类型，能够隐式的转换成任何指针，所以用空指针推荐使用nullptr。
 
/// NULL的发明人东尼.霍尔(Toby Hoare)图灵奖得主，把NULL引用称为十亿美元的错误
/// 有不使用NULL的语言，Rust就是，一个数据可能有值可能没有值，需要把它放到Option里面，这样编译器在处理Option的时候会强制去判断它是否有值，如果没有值，就需要程序员去处理没有值的情况，否则编译无法通过。
enum Option <T>{ //标识一个值无效或者缺失
    Some(T), //T是泛型，可以包含任何数据
    None,
}
字符串
  1. char *
    • 在c语言中使用，以'\0'结尾的ASCII字符串,每个字符占1个字节
  2. BSTR
    • 在win32编程中使用，前4个字节表示字节长，后面以'\0'结尾，可以理解为是char*和UNICODE_STRING的综合
    • BSTR 是一个指向 UNICODE 字符串的指针，且 BSTR 向前的4个字节中，使用DWORD保存着这个字符串的字节长度（ 没有含字符串的结束符）。
  3. 宽字节字符串
    • L"Hello world，你好" 每个字符占2个字节
  4. 多字节字符串
    • "Hello world，你好" Hello world每个字符占1个字节，你好每个字符占2个字节
  5. _T("Hello world，你好")
    • 这个宏根据工程的设置，自适应变成宽字节或者多字节
  6. ANSI_STRING字符串
    • 多字节编码字符,不是'\0'结尾，是一个结构体类型
  7. UNICODE_STRING字符串
    • unicode编码字符,不是'\0'结尾，是一个结构体类型，内核统一使用的字符串格式
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/// 1. `char *`
char *str = "Hello world，你好"; //每个字符占`1`个字节
/// 2. `BSTR`
BSTR bstr = ::SysAllocString(L"Hello,你好");
//长度是16，::SysAllocString(L"")申请一个 BSTR 字符串，并初始化为一个字符串。申请后如果修改可使用::SysReAllocString(bstr, L””)重新分配内容和空间。使用完毕后用SysFreeString(bstr)用来释放内存，否则会内存泄漏。
/// 3. `宽字节`字符串
wchar_t *szHello = "Hello world，你好"; //每个字母占用的字节数是一样的,每个字符占`2`个字节
/// 4. `多字节`字符串
char * str = "Hello world，你好"; //英文字符占一个字节，而中文字符占2个字节
/// 5. `_T("hello world，你好") `
MessageBox(NULL, _T("hell dll"), _T("mydll"), MB_OK); //_T这个宏，需要包含tchar.h头文件，表示字符串类型随着项目不同而发生变化，unicode或者多字节
 
/// 7. `UNICODE_STRING`字符串,unicode编码字符
typedef struct UNICODE_STRING{
USHORT Length; ///< 字节数，不是字符数,而是数据的字节数,字节数 = 字符数 *sizeof（WCHAR）
USHORT MaximumLength; ///< 字节数，告诉系统函数最多有多少内存可用
PWSTR Buffer; ///< 是unicode编码，只是一个指针，一旦定义之后并没有内存，需要正确初始化之后，让Buffer含有真正的数据，才拥有内存.**非零结尾，中间也可能含有0**,PWSTR类型等价于WCHAR
}UNICODE_STRING,*PUNICODE_STRING;
 
/// 6. `ANSI_STRING`字符串,多字节编码字符
typedef struct _STRING{
USHORT Length; ///< 同上
USHORT MaximumLength; ///< 同上
PCHAR Buffer; ///< 同上，这里ANSI_STRIN.buffer是多字节编码
}ANSI_STRING,*PANSI_STRING;
 
/// Buffer不是以零结尾，中间也可能含有零，wcscpy/wcscmp等操作其中的Buffer不可靠，
///（如果中间UNICODE_STRING.Buffer或者_STRING.Buffer中间也可能含有零，则会提前截断，如果中间不含有零，则会溢出）
 
/// PCHAR Buffer与字符数组WCHAR Buffer[MAX_PATH]对比
typedef struct XXX{
    USHORT Length;
    ...
    WCHAR Buffer[MAX_PATH]; ///< 字符数组，一旦定义就拥有内存
}XXX,*PXXX
DbgPrint
  • 打印格式：%[flags] [width] [.precision] [{h|l|ll|w|I|I32|I64|}]type
  • %c以char(2Byte)字符格式打印
  • %wc以wchar_t(2Byte)字符格式打印
  • %d 以int(4Byte)格式打印
  • %hd 以short(2Byte)格式打印
  • %ld 以long(4Byte)格式打印
  • %I64d 以_int64(8Byte)格式打印
  • %lld 以long long或者_int64(8Byte)格式打印
  • %s以多字节字符串格式打印
  • %ws以宽字节字符串格式打印
  • %u以unsigned格式打印
  • %#x 以16进制格式打印#表示带前缀0x
  • %02x 以16进制格式打印02表示不足两位补零
  • %o以8进制格式打印
  • %#o 以8进制格式打印#表示带前缀0
  • %02o 以8进制格式打印02表示不足两位补零
  • %p以指针格式打印
  • %f以float(4Btye)格式打印
  • %.2f以float(4Btye)格式打印,.2表示保留小数点后两位
  • %lf以double(2Byte)格式打印
  • %Z以ANSI_STRING字符串格式打印
  • %wZ以UNICODE_STRING字符串格式打印
  • %%打印一个%
  • %n，把前面打印的字符总数写入到变量里面去,现在已经被编译器禁用了，编译能通过但执行的时候会报错。
  • %01000x%n把前面打印的字符总数1000个0写入到变量里面去,0表示用0填充，%1000x表示以16进制格式重复打印1000个字符，x可以替换为c(以char格式打印，还是一个字节)
  • %I IRP主功能号和次功能号代码

    常用对字符串处理的API

    初始化
    用字符串常量对其初始化
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UNICODE_STRING uStr = {0}；//直接定义，Buffer没有内存(Buffer = NULL)，必须正确初始化,让Buffer含有真正的数据。
/// 在栈上的局部变量未初始化，调试的时候内存显示的是"烫烫烫"
/// 在堆上的局部变量未初始化，调试的时候内存显示的是"屯屯屯"
 
WCHAR *szHello = L"Hello,world!"; ///< 全局变量WCHAR * szHello，指向L"Hello,world!"宽字节字符串常量，L"Hello,world!"存放在静态区的.rdata
 
/// 初始化的过程：
/// buffer是浅拷贝（只把常量字符串的地址拷贝到buffer中），buffer直接指向L"Hello,world!"
/// Length:wcslen(szHello)*sizeof(WCHAR)；不含'\0'
/// MaximumLength:(wcslen(szHello)+1)*sizeof(WCHAR)；,含'\0'
 
RtllnitUnicodeString(&ustrTest,szHello);
///上面两句等价于：DECLARE_CONST_UNICODE_STRING(ustrTest,L"Hello,world!);
/// RtllnitUnicodeString(&ustrTest,szHello);等价于
/// ustrTest.Buffer = szHello;
/// ustrTest.Length = wcslen(szHello)*sizeof(WCHAR);
/// ustrTest.MaximumLength = sizeof(szHello);
 
/// buffer直接指向静态常量L"Hello,world!"，常量区内存不可被修改，下面的操作必然会出错，造成蓝屏。
RtlCopyUnicodeString(&ustrTest,&uStr2);
RtlAppendUnicodeToString(&ustrTest,Str1);
RtlAppendUnicodeStringToString(&ustrTest，&uStr2);
RtlAnsiStringToUnicodeString(&ustrTest,&aStr1,FALSE);
用栈上的buffer或静态区的内存对其初始化
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/// 定义并初始化一个UNICODE_STRING字符串
UNICODE_STRING ustrTest = {0};
/// 如果把szHello定义在函数内部就是在栈上
/// 如果把szHello定义在全局变量就是在静态区.data                    
WCHAR szHello[512] = L"Hello,world!"
/// 用栈上的buffer或静态区的内存对其初始化，
ustrTest.Buffer = szHello;
ustrTest.Length = wcslen(szHello)*sizeof(WCHAR);
ustrTest.MaximumLength = sizeof(szHello);
用从堆上分配一个内存对其初始化
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/// 定义并初始化一个UNICODE_STRING字符串
UNICODE_STRING ustrTest = {0};
 
WCHAR *szHello = L"Hello,world!"; ///< 全局变量WCHAR * szHello，指向L"Hello,world!"宽字节字符串常量，L"Hello,world!"存放在静态区的.data
 
/// 设置有效长度
ULONG ulLength = wcslen(szHello)*sizeof(WCHAR);
/// @brief  PVOID p = ExAllocatePoolWithTag(Pool_Type, Size, Tag); 在调用ExAllocatePoolWithTag的时候,系统会在要求的内存大小的基础上再额外多分配4个字节的标签.这个标签占用了开始的4个字节,位于返回指针所指向地址的前面.这样,当调试时这个标签可以帮助你识别有问题的内存块.
/// @param  MAX_PATH*sizeof(WCHAR)表示待分配的内存的大小（是字节数)
/// 在驱动中UNICODE_STRING一般用来表示设备对象名，符号链接，文件路径，所以**字符数**不会超过MAX_PATH）MAX_PATH宏是260，表示在windows系统中一个文件的路径最大个**字符数**。（除去一个盘符，一个':',一个'\',一个'\0',所以实际上文件路径剩下可修改字符数的是256）
/// 为Buffer分配一个堆上的内存
ustrTest.Buffer = ExAllocatePooMWithTag(PagedPool,MAX_PATH*sizeof(WCHAR),'POCU'); //tag反过来写，低位优先，调试看到是的'UCOP',即unicode_string operation
/**
问题代码
uPath.Buffer = ExAllocatePooMWithTag(PagedPool,
 MAX_PATH, //这里是字节数，而不是字符数，260Byte只能表示130个宽字节字符，当文件路径超过130个字符的时候就会出问题
 'POCU'
);
*/
/// 如果分配失败，则return
if (ustrTest.Buffer ==NULL)
{
    return;
}
/// 分配成功，则对Buffer的指向的堆上内存初始化为0
RtlZeroMemory(ustrTest.Buffer,MAX PATH*sizeof(WCHAR))；
/// 把L"Hello,world"拷贝到Buffer指向的内存中去，是深拷贝
memcpy(ustrTest.Buffer,szHello,ulLength); //memcpy并不安全，会访问越界，破坏了dest后面的数据，并且可能我们还不知道。而memcpy_s就会弹出一个对话框提醒我们。
/// 设置有效长度
ustrTest.Length =ulLength;
/// 设置最大长度
ustrTest.MaximumLength MAX_PATH*sizeof(WCHAR);
DbgPrint("%wZ\n",&ustrTest);
 
/// 通过上面这样初始化之后，Buffer指向的堆上的内存，但如果用RtllnitunicodeString初始化Buffer指向了静态区的常量字符串
/// 下面释放Buffer所指向的内存，不是堆上内存，内存泄漏了，同时释放的是静态区内存，系统自我保护蓝屏了。
/// RtllnitunicodeString(ustrTest,L"Hello,world"); //是浅拷贝（只把字符串str1的地址拷贝到uStr1.buffer中），buffer直接指向字符串str1
 
/// 堆上分配的内存需要手动把它释放掉
ExFreePool(ustrTest.Buffer);
 
/// 如果下面还需要使用ustrTest，一定要把它设为NEULL
/// 如果执行完ExFreePool(ustrTest.Buffer);函数就返回了，就不需要设置为NULL
/// ustrTest.Buffer = NULL;
  • 拷贝
  • 拼接
  • 拆分
  • 比较
  • 编码转换
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/// 把多字节字符串转换成宽字节字符串
/// @param TRUE/FALSE 转换的过程中内存的大小会发生变化，涉及内存分配和计算，TRUE表示交给系统去计算内存的大小和分配内存，FALSE则表示程序员自己去计算和分配内存
RtlAnsiStringToUnicodeString(&uStr1,&aStr1,TRUE/FALSE);
/// 如果前面设置为FALSE，系统帮忙计算和分配内存，用完之后一定要释放掉，否则会造成内存泄漏
/// 实际上很少会遇到字符串编码的转换，因为内核中用的都是UNICODE_STRING
/// DbgPrint在打印unicode中文的话，在debug view里面是看不到的，这种情况下就需要把unicode中文转化成多字节编码才能看到
RtlFreeUnicodeString(&uStr1);

安全函数

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/// unicode编码字符
typedef struct UNICODE_STRING{
USHORT Length; ///< 字节数，不是字符数,而是有效数据的字节数
USHORT MaximumLength; ///< 字节数，告诉系统函数最多有多少内存可用
PWSTR Buffer; ///< 只是一个指针，一旦定义之后并没有内存，需要正确初始化之后，让Buffer含有真正的数据，才拥有内存.**非零结尾，中间也可能含有0**,PWSTR等价于WCHAR
}UNICODE_STRING,*PUNICODE_STRING;

在UNICODE_STRNG的类型定义中可以发现,是存在UNICODE_STRING能存储最大字符长度是65536(USHORT取值范围是0-(2^16-1)),能表示65536/2 -1 = 32,767个字符，而在上述的对字符串操作的函数中，都没有溢出检测的，存溢出风险

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/// 可以发现动词放在后面的就是安全函数
//安全函数，溢出检测
#include <ntstrsafe.h>
/// str1，&uStr2超过了32767，或者uStr1+uStr2超过了32767，函数就会返回失败
RtlUnicodeStringInit(&uStr1,str1);
RtlUnicodeStringCopy(&uStr1,&uStr2);
RtlUnicodeStringCat(&uStr1,&uStr2);
/// 不能超过32767个字符
#define NTSTRSAFE UNICODE_STRING_MAX_CCH(Oxffff / sizeof((wchar t))

实战

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#include <ntddk.h>
#include <ntstrsafe.h>
VOID OperUnicodeStr(VOID);
VOID DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObject);
 
///没有涉及R3通信,所以在DriverEntry里面就不创建设备对象和符号链接了,也没有注册其他分发函数.
NTSTATUS DriverEntry(
    IN PDRIVER_OBJECT pDriverObject,
    IN PUNICODE_STRING pRegPath)
{
    UNREFERENCED_PARAMETER(pRegPath);
    DbgPrint("Driver loaded\n");
    pDriverObject->DriverUnload = DriverUnload;
 
    OperUnicodeStr(); //驱动启动的就会执行
 
    return STATUS_SUCCESS;
}
/// 对字符串的操作
VOID OperUnicodeStr(VOID)
{
 
    UNICODE_STRING uStr1 = { 0 };
    UNICODE_STRING uStr2 = { 0 };
    UNICODE_STRING uStr3 = { 0 }; ///< 直接定义,Buffer没有内存(Buffer = NULL),必须正确初始化,让Buffer含有真正的数据.
    UNICODE_STRING uStr4 = { 0 }; ///< UNICODE_STRING字符串,unicode编码字符
 
    ANSI_STRING aStr1 = { 0 }; ///< ANSI_STRING字符串,多字节编码字符
 
    WCHAR szHello[512] = L"Hello"; ///< 局部变量WCHAR * szHello在栈上,里面存放L"Hello,world!"宽字节字符串.
    WCHAR szWorld[256] = L"World";
    WCHAR szCopiedStr[1024] = L"";
 
    UNICODE_STRING uHello = { 0 };
    UNICODE_STRING uWorld = { 0 };
    UNICODE_STRING uCopyiedStr = { 0 };
 
    /// 用字符串常量对其初始化
    /// 1.Length = wcslen(szHello)*sizeof(WCHAR);不含'\0'
    /// 2.MaximumLength = (wcslen(szHello)+1)*sizeof(WCHAR);,含'\0'
    /// 3.直接将L"hello"字符串的指针赋给了uStr.Buffer; buffer是浅拷贝(只把常量字符串的地址拷贝到buffer中),buffer直接指向L"hello"
    RtlInitUnicodeString(&uStr1, L"hello");
    RtlInitUnicodeString(&uStr2, L"Goodbye");
 
    DbgPrint("%ws\n", L"hello world");
    DbgPrint("uStr1=%wZ\n", &uStr1);
    DbgPrint("uStr2=%wZ\n", &uStr2);
 
    /**
    *  @brief       RtlInitAnsiString 例程初始化 ANSI 字符的计数字符串;
    *  @param[out]  DestinationString 指向要初始化的 ANSI_STRING 结构的指针;
    *  @param[in, optional] SourceString 指向以 null 结尾的字符串的指针.此字符串用于初始化 DestinationString指向的计数字符串;
    *  @return      void
    *  @see         https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/ddi/wdm/nf-wdm-rtlinitansistring
    *  @author      microsoft
    */
    RtlInitAnsiString(&aStr1, "Ansi to unicode");
    DbgPrint("aStr1=%Z\n", &aStr1);
 
    /**
    *  @brief       RtlCopyUnicodeString 将源字符串复制到目标字符串;深拷贝（copy值，不是地址），很明显名字中有copy字样;
    *  @param[in, out]      DestinationString 指向目标字符串缓冲区的指针。 此参数指向 UNICODE_STRING 结构;
    *  @param[in, optional] SourceString 指向源字符串缓冲区的指针。 此参数指向 UNICODE_STRING 结构。
    *  @return      void
    *  @see         https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/ddi/wdm/nf-wdm-rtlcopyunicodestring
    *  @author      microsoft
    */
    RtlCopyUnicodeString(&uStr3, &uStr1);
    DbgPrint("uStr3=%wZ\n", &uStr3); //失败:只是定义了uStr3,Buffer没有内存(Buffer = NULL),必须正确初始化,让Buffer含有真正的数据.
 
    /// 拼接,简单以'\0'结尾的C语言中的宽字节字符串拼接到UNICODE_STRING上
    RtlAppendUnicodeToString(&uStr1, L"world");
    DbgPrint("uStr1=%wZ\n", &uStr1); //失败：RtlInitUnicodeString(&uStr1, L"hello");后，uStr1指向的是常量字符串，往常量字符串拷贝会失败
    /// 拼接,UNICODE_STRING拼接到UNICODE_STRING上
    RtlAppendUnicodeStringToString(&uStr1, &uStr2);
    DbgPrint("uStr1=%wZ\n", &uStr1); //失败：同上
 
    /**
    *  @brief       RtlCompareUnicodeString 比较两个 Unicode 字符串。
    *  @param[in]   String1 指向第一个字符串的指针。
    *  @param[in]   String2 指向第二个字符串的指针。
    *  @param[in]   CaseInSensitive 如果 为 TRUE，则执行比较时应忽略大小写。；
    *  @return      LONG 0表示相等,负数表示uStr1 < uStr1,正数则表示uStr1 > uStr1
    *  @see         https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/wdf/driverentry-for-kmdf-drivers
    *  @author      microsoft
    */
    if (RtlCompareUnicodeString(&uStr1, &uStr2, TRUE) == 0)
    {
        DbgPrint("%wZ == %wZ\n", &uStr1, &uStr2);
    }
    else
    {
        DbgPrint("%wZ != %wZ\n", &uStr1, &uStr2);
    }
 
    /**
    *  @brief       RtlAnsiStringToUnicodeString 将给定的 ANSI 源字符串转换为 Unicode 字符串；
    *  @param[in, out] DestinationString 指向 用于UNICODE_STRING Unicode 字符串的字符串的指针。 如果 AllocateDestinationString 为 TRUE，例程将分配一个新缓冲区来保存字符串数据，并更新 DestinationString 的 Buffer 成员以指向新缓冲区。 否则，例程使用当前指定的缓冲区来保存字符串。
    *  @param[in]      SourceString 指向要转换为 Unicode 的 ANSI 字符串的指针。
    *  @param[in]      AllocateDestinationString 指定此例程是否应为目标字符串分配缓冲区空间。 如果这样做，调用方必须通过调用 RtlFreeUnicodeString 来解除分配缓冲区。
    *  @return      int 如果转换成功， RtlAnsiStringToUnicodeString 将 返回STATUS_SUCCESS。 如果失败，例程不会分配任何内存。；
    *  @see         https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/ddi/wdm/nf-wdm-rtlansistringtounicodestring
    *  @author      microsoft
    */
    RtlAnsiStringToUnicodeString(&uStr3, &aStr1, TRUE); // TRUE: memory allocation for uStr1 and should be freed by RtlFreeUnicodeString
    DbgPrint("uStr3=%wZ\n", &uStr3);                    //成功
    RtlFreeUnicodeString(&uStr3);
 
    //     RtlAnsiStringToUnicodeString(&uStr3, &aStr1, FALSE);
    //     DbgPrint("uStr3=%wZ\n", &uStr3);//成功
    //     RtlFreeUnicodeString(&uStr3);
 
    /// 用栈上的buffer或静态区的内存对其初始化
    RtlInitUnicodeString(&uHello, szHello);
    //uHello.MaximumLength = sizeof(szHello);
    DbgPrint("uHello=%wZ\n", &uHello);
    DbgPrint("uWorld.MaximumLength=%hd\n", &uHello.MaximumLength);
 
    RtlInitUnicodeString(&uWorld, szWorld);
    DbgPrint("uWorld=%wZ\n", &uWorld);
 
    RtlInitUnicodeString(&uCopyiedStr, szCopiedStr);
    //uCopyiedStr.MaximumLength = sizeof(szCopiedStr);
    DbgPrint("uCopyiedStr=%wZ\n", &uCopyiedStr);
 
    RtlAppendUnicodeStringToString(&uHello, &uWorld);
    DbgPrint("uHello=%wZ\n", &uHello);
 
    RtlAppendUnicodeToString(&uHello, szWorld);
    DbgPrint("uHello=%wZ\n", &uHello);
 
    RtlCopyUnicodeString(&uCopyiedStr, &uHello);
    DbgPrint("uCopyiedStr=%wZ\n", &uCopyiedStr);
 
    /// 用从堆上分配一个内存对其初始化
    uStr4.Buffer = ExAllocatePoolWithTag(PagedPool, (wcslen(L"Nice to meet u") + 1) * sizeof(WCHAR), 'POCU');
    if (uStr4.Buffer == NULL)
    {
        return;
    }
    RtlZeroMemory(uStr4.Buffer, (wcslen(L"Nice to meet u") + 1) * sizeof(WCHAR));
    uStr4.Length = uStr4.MaximumLength = (wcslen(L"Nice to meet u") + 1) * sizeof(WCHAR);
 
    //不能调用RtlIniUnicodeString()来初始化，下面释放的时候会引起蓝屏
 
    RtlCopyMemory(uStr4.Buffer, L"Nice to meet u", (wcslen(L"Nice to meet u") + 1) * sizeof(WCHAR));
    DbgPrint("%wZ\n", &uStr4);
 
    ExFreePool(uStr4.Buffer);
 
    int ret = 0;
    //ret = RtlUnicodeStringInit(&uHello, L"safe_hello"); //直接蓝屏了，初始化如果指向一个字符串常量，应该是下面RtlUnicodeStringCopy的对字符串常量进行拷贝的时候就会出问题
    ret = RtlUnicodeStringInit(&uHello, szHello);
    DbgPrint("safeinit ret=%d,uHello=%wZ\n", &ret,&uHello);
    ret = RtlUnicodeStringCopy(&uHello, &uStr1);
    DbgPrint("safecopy ret=%d,uHello=%wZ\n",&ret,&uHello);
    ret = RtlUnicodeStringCat(&uHello, &uWorld);
    DbgPrint("safecat ret=%d,uHello=%wZ\n",&ret,&uHello);
}
VOID DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObject)
{
    DbgPrint("Driver unloaded!\n");
}

全局句柄表

  1. 什么是内核对象?
  • 像进程、线程、文件、互斥体、事件等在内核都有一个对应的结构体，这些结构体由内核负责管理。我们管这样的对象叫做内核对象。
  1. 如何管理内核对象？
  • 方式1：直接返回内核对象的地址，不可取
    • 内核对象是在R0创建的，即地址在0x80000000以上，如果R3修改这个内核对象的地址，一旦指向了无效的内核内存地址就会蓝屏。
  • 方式2：使用句柄
    • 句柄存在的目的是：为了避免在应用层直接修改内核对象。
  • 句柄是什么？
  • windows定义了很多内核对象：进程对象、线程对象、互斥量对象、信号量对象、事件对象、文件对象等等。在调用相应的函数创建这些对象后，将获得一个句柄，我们都可以通过HANDLE类型的句柄来引用它们。
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HANDLE g_hMutex = ::CreateMutex(NULL,FALSE, "XYZ");
HANDLE g_hMutex = ::OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS,FALSE,"XYZ");
HANDLE g_hEvent = ::CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE, NULL);
HANDLE g_hThread = ::CreateThread(NULL,0,Proc, NULL,O, NULL);
  • 自己创建的内核对象都在句柄表里面
  • 在windows系统中，主要分为两种句柄表：
    • 1、单个进程的句柄表
    • 2、系统全局句柄表PspCidTable
    • 两者没有关系。
    • 前者主要用于进程打开的各种对象，而后者用于分配全局进程PID。
    • 比如，任务管理器关闭某个进程，如果其要关闭一个进程，首先根据进程PID打开其进程并获取访问这个进程的句柄，这时，PID对应在PspHandleTable中的索引，而获得的句柄对应任务管理器的句柄表中的索引，仅仅在任务管理器的进程空间中有效，一个全局、一个局部。而解析句柄和PID的过程完全一致。
    • 主要区别在于全局句柄表的表项指向的是对象体而不是对象头。
  1. 多进程共享一个内核对象
  • 句柄表是进程私有的，句柄的索引值只在当前进程中有效
  • Closehandle()只是把引用计数减一，内核对象引用计数变0才会真正被销毁。
    • 线程和进程内核对象比较特殊，需要把线程关掉(进程则是关闭其中的所有线程）)&&线程内核对象的引用计数为0，线程内核对象才会被关闭。

  1. 句柄是否可以被继承?

  2. 句柄表在哪?

  • 一个进程可打开多个对象，就会拥有多个句柄，所以每个进程都应该拥有一个句柄表，在进程控制块EPROCESS中有个指针ObjectTable是_HANDLE_TABLE类型，指向本进程的句柄表！
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typedef struct _HANDLE_TABLE {
    ULONG_PTR TableCode;//指针指向句柄表的存储结构。TableCode的低两位被用作标志位，用于表示当前句柄表的级数,0,1,2分别表示一级表，二级表，三级表。 
 //一级表实际上是一个_HANDLE_TABLE_ENTRY 数组，每个_HANDLE_TABLE_ENTRY 8个字节，而一级表是一个page的大小，所以一级表可以容纳4K/8=2^9个_HANDLE_TABLE_ENTRY
    struct _EPROCESS *QuotaProcess;  //所属进程的指针
    HANDLE UniqueProcessId;     //这个进程的 ProcessID
    EX_PUSH_LOCK  HandleTableLock[HANDLE_TABLE_LOCKS];//句柄表所，仅在句柄表扩展时使用。
    LIST_ENTRY HandleTableList;   //所有的 HandleTAble 在内核中形成一个 List ，这是 Entry
    EX_PUSH_LOCK hangleConventionEvent//若在访问句柄表时发生了竞争则在此锁上等待。
    PHANDLE_TRACE_DEBUG_INFO DebugInfo; //用来追踪用的调试信息
    LONG extrainfoPag;
    ULONG FirstFree; //空闲链表表头句柄索引。
    ULONG LastFree; //最近被释放的句柄索引。
    ULONG NextHandleNeedingPool; //下一次句柄表扩展的起始句柄索引。
    LONG HandleCount; //正在使用的句柄表项数量。
 
union{
      ULONG Flags; //标志域
      BOOLEAN StrictFIFO:1; //是否使用FIFO风格的重用。
     };
} HANDLE_TABLE, *PHANDLE_TABLE;

文件

文件的表示

  • 应用层："c\\doc\\hi.txt"
  • 内核:L"\\??\\c:\\hi.txt" --> "\\device\\harddiskvolume3\\hi.txt
    • 设备对象名\\device\\harddiskvolume3是由内核驱动创建的，然后在根据设备对象名创建符号链接\\??\\c:(代表卷设备对象的符号链接，也称为盘符)。

      设备对象的表示

  • 应用层:
    • 设备名: L"\\\\.\\xxxDrv"其中xxxDrv代表符号链接名，把设备对象当作一个特殊的文件打开，打开得到一个句柄。
  • 内核层：
    • 设备名："\\device\\xxxDrv"
    • 符号链接名："dosdevices\\xxxDrv"等价于"\\??\\xxxDrv"

      文件操作

      应用层
  • 对文件操作流程：打开文件获得handle -> 基于handle读写删除查询 -> 关闭
  • 创建文件/文件夹
  • 读/写
  • 拷贝
  • 移动
  • 删除
  • 属性访问与设置
    实战
    内核层
  • 对文件操作流程：打开文件获得handle -> 基于handle读写删除查询 -> 关闭
  • 每个API都有对应的Irp，但复制、粘贴、移动没有对应的Irp，因为这三个动作本质是读和写
    ZwCreateFile
  • ZwCreateFile创建/打开文件
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/// @brief  DriverEntry NtCreateFile 例程创建一个新文件或打开一个现有文件。
ZwCreateFile(
_Out_ PHANDLE FileHandle, //指向接收文件句柄的 HANDLE 变量的指针。
_In_ ACCESS_MASK DesiredAccess, //指定一个ACCESS_MASK值，该值确定对对象的请求访问权限。
_In_ POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes, //要打开的文件路径
_Out_ PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock, //操作的结果，指向IO_STATUS_BLOCK结构的指针，该结构接收最终完成状态和有关所请求操作的其他信息
_In_opt_ PLARGE_INTEGER AllocationSize, //指向LARGE_INTEGER的指针，该LARGE_INTEGER包含创建或覆盖的文件的初始分配大小（以字节为单位）。如果"分配大小"为 NULL，则未指定分配大小。如果未创建或覆盖任何文件，则忽略分配大小。
_In_ ULONG FileAttributes, //指定一个或多个FILE_ATTRIBUTE_XXX 标志，这些标志表示在创建或覆盖文件时要设置的文件属性，调用方通常指定FILE_ATTRIBUTE_NORMAL，从而设置默认属性。
_In_ ULONG ShareAccess,  //创建/打开这个文件的共享访问的类型，指定为零或以下标志的任意组合。共享读|共享写|共享删除，如果设为0，则进程以独占的方式打开这个文件，其他进程没办法再打开它，也就没办法删除它，但还是有其他办法强删的
_In_ ULONG CreateDisposition, //指定在文件存在或不存在时要执行的操作。FILE_OPEN_IF，存在则打开这个文件，不存在则创建这个文件。360在处理文件创建拦截的时候，曾经在FILE_OPEN_IF出现过漏洞，流氓软件生成仿造系统软件的图标诱导用户点击，给网站导流获取收益。因为当时360考虑到大部分文件都是以FILE_OPEN、FILE_OPEN_IF方式打开的，如果监控会拖慢系统性能，但后来还是把这个标志加入到监控中来了。
_In_ ULONG CreateOptions, //指定驱动程序创建或打开文件时要应用的选项。同步操作的标志、普通文件标志、文件夹标志
_In_reads_bytes_opt_(EaLength) PVOID EaBuffer, //对于设备和中间驱动程序，此参数必须是 NULL 指针。
_In_ ULONG EaLength //对于设备和中间驱动程序，此参数必须为零。
);
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/// 创建文件
NTSTATUS ntCreateFile(WCHAR *szFileName)//L"\\??\\c:\\doc\\1.txt"
{
    OBJECT_ATTRIBUTES        objAttrib    ={0};
    UNICODE_STRING            uFileName    ={0};
    IO_STATUS_BLOCK         io_status    = {0};
    HANDLE                    hFile        = NULL;
    NTSTATUS                status        = 0;
 
    RtlInitUnicodeString(&uFileName, szFileName);
    InitializeObjectAttributes(
        &objAttrib,
        & uFileName, //OBJ_CASE_INSENSITIVE 文件大小写不敏感
        OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,//OBJ_KERNEL_HANDLE表示内核句柄，放到全局句柄表里（非进程自己的句柄表），应用层无法访问
        NULL,
        NULL
        );
 
 
    status = ZwCreateFile(
            &hFile,
            GENERIC_WRITE,
            &objAttrib, 
            &io_status,
            NULL,
            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, //文件
            FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
            FILE_OPEN_IF,
            FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT | FILE_NON_DIRECTORY_FILE, //文件
            NULL,
            0);
 
    if(NT_SUCCESS(status))
    {
        ZwClose(hFile);
    }
 
    return status;
}
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/// 创建目录
NTSTATUS ntCreateDirectory(WCHAR *szDirName)//L"\\??\\c:\\doc\\"
{
    OBJECT_ATTRIBUTES        objAttrib    =    {0};
    UNICODE_STRING            uDirName    =    {0};
    IO_STATUS_BLOCK         io_status    =    {0};
    HANDLE                    hFile        =    NULL;
    NTSTATUS                status        =    0;
 
    RtlInitUnicodeString(&uDirName, szDirName);
    InitializeObjectAttributes(&objAttrib,
                            &uDirName,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
                            NULL,
                            NULL);
 
    status = ZwCreateFile(&hFile,
            GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
            &objAttrib,
            &io_status,
            NULL,
            FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY, //文件夹
            FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
            FILE_OPEN_IF,
            FILE_DIRECTORY_FILE | FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT, //文件夹
            NULL,
            0);
    if (NT_SUCCESS(status))
    {
        ZwClose(hFile);
    }
 
    return status;
 
}
ZwWriteFile
  • ZwWriteFile写文件，是相对于应用层来说，数据流向：r3->R0
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ZwWriteFile(
    hDstFile,
    NULL,
    NULL,
    NULL,
    &io_status
    buffer,
    length,
    &offset,
    NULL //null表示同步
);
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NTSTATUS ntWriteFile(WCHAR *szFileName)
{
    OBJECT_ATTRIBUTES     objectAttributes    = {0};
    IO_STATUS_BLOCK     iostatus            = {0};
    HANDLE                 hfile                = NULL;
    UNICODE_STRING         uFile                = {0};
    LARGE_INTEGER        number                = {0};
    PUCHAR                pBuffer                = NULL;
    NTSTATUS            ntStatus            = STATUS_SUCCESS;
 
 
    RtlInitUnicodeString( &uFile, szFileName);
 
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &uFile,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
                            NULL,
                            NULL );
 
    //创建文件
    ntStatus = ZwCreateFile( &hfile,
                            GENERIC_WRITE,
                            &objectAttributes,
                            &iostatus,
                            NULL,
                            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
                            FILE_SHARE_WRITE,
                            FILE_OPEN_IF,
                            FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
                            NULL,
                            0 );
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
    pBuffer = (PUCHAR)ExAllocatePoolWithTag(PagedPool,1024, 'ELIF');
    if (pBuffer == NULL)
    {
        ZwClose(hfile);
        return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
    }
 
    RtlZeroMemory(pBuffer,1024);
 
    RtlCopyMemory(pBuffer, L"Hello, world", wcslen(L"Hello, world")*sizeof(WCHAR));
    //写文件
    ntStatus = ZwWriteFile(hfile,NULL,NULL,NULL,&iostatus,pBuffer,1024,NULL,NULL);
 
 
    ZwClose(hfile);
 
    ExFreePool(pBuffer);
    return ntStatus;
}
ZwReadFile
  • ZwReadFile读文件，是相对于应用层来说，数据流向：r0->R3
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ZwReadFile(
    hSrcFile
    NULL,
    NULL,
    NULL,
    &io_status,
    buffer,
    PAGE_SIZE
    &offset
    NULL //null表示同步
);
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NTSTATUS ntReadFile(WCHAR *szFile)
{
    OBJECT_ATTRIBUTES             objectAttributes    = {0};
    IO_STATUS_BLOCK             iostatus            = {0};
    HANDLE                         hfile                = NULL;
    UNICODE_STRING                 uFile                = {0};
    FILE_STANDARD_INFORMATION    fsi                    = {0};
    PUCHAR                        pBuffer                = NULL;
    NTSTATUS                    ntStatus            = 0;
 
    RtlInitUnicodeString( &uFile, szFile);
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &uFile,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
                            NULL,
                            NULL );
 
    ntStatus = ZwCreateFile( &hfile,
                            GENERIC_READ,
                            &objectAttributes,
                            &iostatus,
                            NULL,
                            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
                            FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
                            FILE_OPEN,
                            FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
                            NULL,
                            0 );
 
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
    ntStatus = ZwQueryInformationFile(hfile,
                    &iostatus,
                    &fsi,
                    sizeof(FILE_STANDARD_INFORMATION),
                    FileStandardInformation);
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        ZwClose(hfile);
        return ntStatus;
    }
 
    pBuffer = (PUCHAR)ExAllocatePoolWithTag(PagedPool,
                            (LONG)fsi.EndOfFile.QuadPart,'ELIF'); //一次性读有问题，应该循环读，比如文件很大，不可能为其分配这么大的内存
    if (pBuffer == NULL)
    {
        ZwClose(hfile);
        return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
    }
 
    ntStatus = ZwReadFile(
                hfile,
                NULL,
                NULL,
                NULL,
                &iostatus,
                pBuffer,
                (LONG)fsi.EndOfFile.QuadPart,
                NULL,NULL);
 
    ZwClose(hfile);
    ExFreePool(pBuffer);
 
    return ntStatus;
}
拷贝
  • 拷贝其实是用ZwReadFile把源文件读出来，用ZwCreateFile写到目标文件中去
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/// copy
NTSTATUS ntCopyFile(const WCHAR * src, const WCHAR * dst)
{
 
 
    HANDLE                    hSrcFile        = NULL;
    HANDLE                    hDstFile        = NULL;
    UNICODE_STRING            uSrc            = {0};
    UNICODE_STRING            uDst            = {0};
    OBJECT_ATTRIBUTES        objSrcAttrib    = {0};
    OBJECT_ATTRIBUTES        objDstAttrib    = {0};
    NTSTATUS                status            = 0;
    ULONG                    uReadSize        = 0;
    ULONG                    uWriteSize        = 0;
    ULONG                    length            = 0;
    PVOID                     buffer            = NULL;
    LARGE_INTEGER             offset            = {0};
    IO_STATUS_BLOCK         io_status        = {0};
 
    RtlInitUnicodeString(&uSrc, src);
    RtlInitUnicodeString(&uDst, dst);
 
    InitializeObjectAttributes(&objSrcAttrib,
        &uSrc,
        OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
        NULL,
        NULL);
    InitializeObjectAttributes(&objDstAttrib,
        &uDst,
        OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
        NULL,
        NULL);
 
    status = ZwCreateFile(
            &hSrcFile,
            FILE_READ_DATA | FILE_READ_ATTRIBUTES,
            &objSrcAttrib,
            &io_status,
            NULL,
            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
            FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
            FILE_OPEN,
            FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
            NULL,
            0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        return status;
    }
 
    status = ZwCreateFile(
            &hDstFile,
            GENERIC_WRITE,
            &objDstAttrib,
            &io_status,
            NULL,
            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
            FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
            FILE_OPEN_IF,
            FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
            NULL,
            0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        ZwClose(hSrcFile);
        return status;
    }
 
    buffer = ExAllocatePoolWithTag(PagedPool, 1024, 'ELIF');
    if (buffer == NULL)
    {
        ZwClose(hSrcFile);
        ZwClose(hDstFile);
        return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
    }
 
    while(1)
    {
        status = ZwReadFile (
                    hSrcFile,NULL,NULL,NULL,
                    &io_status,buffer, PAGE_SIZE,&offset,
                    NULL);
        if(!NT_SUCCESS(status))
        {
               if(status == STATUS_END_OF_FILE) //读完
                {
                     status = STATUS_SUCCESS;
                }
               break;
          }
 
          length = (ULONG)io_status.Information;
 
          status = ZwWriteFile(
                    hDstFile,NULL,NULL,NULL,
                    &io_status,
                    buffer,length,&offset,
                    NULL);
           if(!NT_SUCCESS(status))
                    break;
 
            offset.QuadPart += length;
 
    }
 
    ExFreePool(buffer);
 
    ZwClose(hSrcFile);
    ZwClose(hDstFile);
 
    return status;
}
移动
  • 现实的移动文件是重命名
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/// 复制再删除
NTSTATUS ntMoveFile(const WCHAR * src, const WCHAR * dst)
{
    NTSTATUS        status = 0;
 
    status = ntCopyFile(src, dst); //复制
 
    if (NT_SUCCESS(status))
    {
        status = ntDeleteFile2(src); //删除
    }
 
    return status;
}
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NTSTATUS ntMoveFile2(const WCHAR * src, const WCHAR * reNamePath) {
    UNICODE_STRING  srcFileName;
    OBJECT_ATTRIBUTES object;
    NTSTATUS   status;
    HANDLE    hFile;
    IO_STATUS_BLOCK  io_status = { 0 };
    PFILE_RENAME_INFORMATION pri = NULL;
    PFILE_OBJECT  fileObject;
 
    RtlInitUnicodeString(&srcFileName, src);
 
    InitializeObjectAttributes(
        &object,
        &srcFileName,
        OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
        NULL,
        NULL);
    //打开文件,存在打开，不存在返回错误
    status = ZwCreateFile(&hFile,
        GENERIC_ALL,
        &object,
        &io_status,
        NULL,
        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
        FILE_OPEN,
        FILE_NON_DIRECTORY_FILE | FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
        NULL,
        0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        DbgPrint("ZwCreateFile error");
        return status;
    }
 
    //这里分配的长度应该是PFILE_RENAME_INFORMATION结构体加上要赋值FileName的长度
    pri = (PFILE_RENAME_INFORMATION)ExAllocatePoolWithTag(NonPagedPool,
        sizeof(FILE_RENAME_INFORMATION) + (wcslen(reNamePath)) * sizeof(WCHAR), 'TSET');
 
 
    if (!pri) {
        ZwClose(hFile);
        return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
    }
 
    memset(pri, 0, sizeof(FILE_RENAME_INFORMATION) + (wcslen(reNamePath) ) * sizeof(WCHAR));
 
 
    pri->FileNameLength = (wcslen(reNamePath) ) * sizeof(WCHAR);
    RtlCopyMemory(pri->FileName, reNamePath,
        pri->FileNameLength);
 
    status = ZwSetInformationFile(hFile, &io_status, pri,
        sizeof(FILE_RENAME_INFORMATION) + (wcslen(reNamePath)) * sizeof(WCHAR), FileRenameInformation);
 
    //长度错误可能返回 0xC0000033 STATUS_OBJECT_NAME_INVALID
    //
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        ZwClose(hFile);
        return status;
    }
 
    ZwClose(hFile);
    return status;
 
}
ZwQuerylnformationFile
  • ZwQuerylnformationFile查询文件信息，大小，只读属性，文件访问时间，文件还是目录等
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ZwQueryInformationFile(
    handle, //打开文件的句柄
    &iosb, //io操作的完成状态
    &basiclnfo, //存放属性的结构体，把查询的属性放到这个结构体里面返回
    sizeof(basicInfo),
    File Basiclnformation
    //枚举类型（FileBasiclnformation（基本属性）、FileStandardInformation（标准属性）、FileDispositionlnformation（删除文件的属性）、FilePositionlnformation（读取或者设置当前文件的读写指针）、FileRenamelnformation（重命名）），指定查询结构体的类型
);
ZwQueryFullAttributesFile
  • ZwQueryFullAttributesFile查询文件信息，大小，只读属性，文件访问时间，文件还是目录等
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ntStatus = ZwQueryFullAttributesFile(
        &objAttr,
        &info);
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ULONG ntGetFileAttributes(const WCHAR * filename)
{
    ULONG                            dwRtn         = 0;
    NTSTATUS                        ntStatus    = STATUS_UNSUCCESSFUL;
    OBJECT_ATTRIBUTES                objAttr        = {0};
    UNICODE_STRING                    uName        = {0};
    FILE_NETWORK_OPEN_INFORMATION     info        = {0};
 
 
    if (filename == NULL)
    {
        return ntStatus;
    }
    RtlInitUnicodeString(&uName, filename);
    RtlZeroMemory(&info, sizeof(FILE_NETWORK_OPEN_INFORMATION));
 
    InitializeObjectAttributes(
            &objAttr,
            &uName,
            OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
            NULL,
            NULL
            );
    ntStatus = ZwQueryFullAttributesFile(
            &objAttr,
            &info);
    if (NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        dwRtn = info.FileAttributes;
    }
    if(dwRtn & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY)
    {
        DbgPrint("%S is a directory\n", filename);
    }
    return dwRtn;
}
ZwSetinformationFile
  • ZwSetinformationFile设置文件信息(设置文件完整信息，查询文件信息，大小，只读属性，文件访问时间等)
  • 对应的IRP：irp_mj_set_information
    • 在这里还有两个重要的Irp（重命名和删除，次功能号）
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ZwSetlnformationFile(
    handle, //打开文件的句柄
    &iosb, //io操作的完成状态
    &basicInfo， //存放属性的结构体，具体传入哪个结构体由下面参数FilexxxInformation决定
    sizeof(basiclnfo),
    FileBasiclnformation
    //枚举类型（FileBasicInformation（基本属性）、FileStandardInformation（标准属性）、FileDispositionInformation（删除文件的属I性）、FilePositionInformation（读取或者设置当前文件的读写指针）、FileRenameInformation（重命名）），指定查询结构体的类型
);
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/// 基本信息
typedef struct _FILE_BASIC_INFORMATION{
    LARGE_INTEGER CreationTime; ///< 创建时间
    LARGE_INTEGER LastAccessTime; ///< 最后访问时间
    LARGE_INTEGER LastWriteTime; ///< 最后写入时间
    LARGE_INTEGER ChangeTime; ///< 修改时间
    ULONG FileAttributes; ///< 文件的属性
}FILE_BASIC_INFORMATION,
*PFILE_BASIC_INFORMATION;
 
/// 标准信息
typedef struct _FILE_STANDARD_INFORMATION{
    LARGE_INTEGER AllocationSize; ///< 文件占磁盘空间的大小 bit-*8->Byte-*512->sector-*8->lcluster(4k，簇，文件系统基本单位)，即一个文件即使真实大小只有1B，文件占磁盘空间的大小是4K。（4K-1）的空间就是碎片，这些隐藏碎片还可以用来存一些其他东西。
    /// 但win10中ntfs系统做了些优化，每个文件和文件夹都是以记录的形式存放在MFT表（两份，一份是备份）里面，如果文件小，文件的数据就直接存放在记录里面，不用占额外的磁盘空间了，如果文件大，就需要分配额外的簇来存放。
    LARGE_INTEGER EndOfFile; ///< 文件真实的大小
    LONG NumberOfLinks; ///< 软链接
    BOOLEAN DeletePending; ///< 删除延迟标志
    BOOLEAN Directory; ///< 是否为目录
}FILE_STANDARD_INFORMATION,
*PFILE_STANDARD_INFORMATION;
 
/// 当前文件读写指针的位置
typedef struct _FILE_POSITION_INFORMATIONO{}
    LARGE INTEGER CurrentByteOffset; /// 当前字节的偏移，读/写指针距离文件头部的偏移量
}FILE_POSITION_INFORMATION;
*PFILE_POSITION_INFORMATION;
 
/// 当使用ZwSetinformationFile重命名文件的时候，目标名放在这个结构体里面的FileName[1]上
typedef struct _FILE_RENAME_INFORMATION{
    BOOLEAN ReplacelfExists; ///< 如果原来存在与改名后的文件相同的文件，是否将其覆盖
    HANDLE RootDirectory;
    ULONG FileNameLength; ///< 指定FileName[]的长度
    WCHAR FileName[1]; ///< 重命名之后的文件名，只有一个字符，是个变长数组， 长度由FileNameLength指定
    //定义缓存的方式1：UNICODE_STRING 字符指针，在别的地方为其分配内存
    //定义缓存的方式2：WCHAR Buffer[MAX_PATH]; 字符数组，长度是固定的
    //方式3： FileName[1];
}FILE_RENAME_INFORMATION,
FILE_RENAME_INFORMATION;
 
/// 几乎包含全部属性
typedef struct _FILE_NETWORK_OPEN_INFORMATION{
    LARGE INTEGER CreationTime
    LARGEINTEGER LastAccessTime;
    LARGE INTEGER LastWriteTime;
    LARGE INTEGER AllocationSize:
    LARGE INTEGER ChangeTime;
    ALARGE INTEGER EndOfFile;
    ULONG FileAttributes;
}FILE_NETWORK_OPEN_INFORMATION,
*PFILE_NETWORK_OPENXINFORMATION;
 
/// 删除文件 如果文件只读，独占，或者是正在运行.exe都会导致删除失败
typedef struct _FLE_DISPOSITION_INFORMATION{
    BOOLEAN DeleteFile;
}FILE_DISPOSITION_INFORMATION,
*PFILE_DISPOSITION_INFORMATION:
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NTSTATUS ntSetFileAttribute (WCHAR *szFileName)
{
    OBJECT_ATTRIBUTES             objectAttributes    = {0};
    IO_STATUS_BLOCK             iostatus            = {0};
    HANDLE                         hfile                = NULL;
    UNICODE_STRING                 uFile                = {0};
    FILE_STANDARD_INFORMATION    fsi                    = {0};
    FILE_POSITION_INFORMATION    fpi                    = {0};
    NTSTATUS                    ntStatus            = 0;
 
 
    RtlInitUnicodeString( &uFile, szFileName);
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &uFile,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
                            NULL,
                            NULL );
 
    ntStatus = ZwCreateFile( &hfile,
                            GENERIC_READ,
                            &objectAttributes,
                            &iostatus,
                            NULL,
                            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
                            0,
                            FILE_OPEN,
                            FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
                            NULL,
                            0 );
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
    ntStatus = ZwQueryInformationFile(hfile,
                                &iostatus,
                                &fsi,
                                sizeof(FILE_STANDARD_INFORMATION),
                                FileStandardInformation);
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        ZwClose(hfile);
        return ntStatus;
    }
 
    fpi.CurrentByteOffset.QuadPart = 100i64;
 
 
    ntStatus = ZwSetInformationFile(hfile,
                            &iostatus,
                            &fpi,
                            sizeof(FILE_POSITION_INFORMATION),
                            FilePositionInformation);
 
    ZwClose(hfile);
    return ntStatus;
}
ZwDeleteFile
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/// 方式1：
/// 只在XP及其以后版本才支持，Windows2000是没有的
NTSTATUS ntDeleteFile1(const WCHAR * filename)
{
        NTSTATUS                ntStatus    = 0;
        OBJECT_ATTRIBUTES        objAttr        = {0};
        UNICODE_STRING            uName        = {0};
 
        RtlInitUnicodeString(&uName, filename);
        InitializeObjectAttributes(
            &objAttr,
            &uName,
            OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
            NULL,
            NULL
            );
        ntStatus = ZwDeleteFile(&objAttr);
 
        return ntStatus;
 
}
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/// 方式2：删除只读属性的文件
NTSTATUS ntDeleteFile2(const WCHAR *fileName)
{
    OBJECT_ATTRIBUTES                    objAttributes    = {0};
    IO_STATUS_BLOCK                        iosb            = {0};
    HANDLE                               handle            = NULL;
    FILE_DISPOSITION_INFORMATION        disInfo            = {0};
    UNICODE_STRING                        uFileName        = {0};
    NTSTATUS                            status            = 0;
 
    RtlInitUnicodeString(&uFileName, fileName);
 
    InitializeObjectAttributes(&objAttributes,
                            &uFileName,
                            OBJ_KERNEL_HANDLE | OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            NULL,
                            NULL);
 
    status = ZwCreateFile(
        &handle,
        SYNCHRONIZE | FILE_WRITE_DATA | DELETE, //以DELETE权限打开文件
        &objAttributes,
        &iosb,
        NULL,
        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
        FILE_OPEN,
        FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT | FILE_DELETE_ON_CLOSE,
        NULL,
        0);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        if (status == STATUS_ACCESS_DENIED) //访问失败，权限不够，因为文件只读无法删除
        {
            status = ZwCreateFile(
                &handle,
                SYNCHRONIZE | FILE_READ_ATTRIBUTES | FILE_WRITE_ATTRIBUTES, //把文件属性读出来，然后修改，抹除文件的只读属性
                &objAttributes,
                &iosb,
                NULL,
                FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
                FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
                FILE_OPEN,
                FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
                NULL,
                0);
            if (NT_SUCCESS(status))
            {
                FILE_BASIC_INFORMATION        basicInfo = {0};
 
                status = ZwQueryInformationFile(handle, &iosb,
                    &basicInfo, sizeof(basicInfo), FileBasicInformation); //把文件的基本属性读出来
                if (!NT_SUCCESS(status))
                {
                    DbgPrint("ZwQueryInformationFile(%wZ) failed(%x)\n", &uFileName, status);
                }
 
                basicInfo.FileAttributes = FILE_ATTRIBUTE_NORMAL; //改成normal
                status = ZwSetInformationFile(handle, &iosb,
                    &basicInfo, sizeof(basicInfo), FileBasicInformation); //把修改后的属性在写回去
                if (!NT_SUCCESS(status))
                {
                    DbgPrint("ZwSetInformationFile(%wZ) failed(%x)\n", &uFileName, status);
                }
 
                ZwClose(handle);
                status = ZwCreateFile(
                    &handle,
                    SYNCHRONIZE | FILE_WRITE_DATA | DELETE, //再以DELETE方式打开就可能会成功了
                    &objAttributes,
                    &iosb,
                    NULL,
                    FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
                    FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
                    FILE_OPEN,
                    FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT | FILE_DELETE_ON_CLOSE,
                    NULL,
                    0);
            }
        }
 
        if (!NT_SUCCESS(status))
        {
            DbgPrint("ZwCreateFile(%wZ) failed(%x)\n", &uFileName, status);
            return status;
        }
    }
 
    disInfo.DeleteFile = TRUE; //设为TRUE
    status = ZwSetInformationFile(handle, &iosb,
        &disInfo, sizeof(disInfo), FileDispositionInformation); //把文件删掉
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        DbgPrint("ZwSetInformationFile(%wZ) failed(%x)\n", &uFileName, status);
    }
 
    ZwClose(handle);
    return status;
}
ZwClose
  • ZwClose关闭文件
    ZwQueryDirectoryFile
  • ZwQueryDirectoryFile遍历文件夹,把子文件和普通文件夹遍历出来
    • ./当前目录
    • ..父目录
  • 就需要调整buffer的大小，使其指数增长(64B->128B->256B)去测试buffer的长度
    非递归方法删除文件夹
  • 递归会很快把栈上的空间消耗掉
    思路：基于链栈，从堆上分配内存存放栈上的数据
    • 把文件和子文件夹遍历出来
    • 对子文件夹进行同样的遍历
      @todo

      磁盘恢复

      @todo

      注册表

      注册表的布局

  • 每一个根键都对应一个宏定义
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#define HKEY_LOCAL_MACHINE  //在驱动中访问注册表只有两条路径:"\\Registry\\Machine\\software"和"\\REGISTRY\\User"
#define HKEY_USERS         //HKEY_CURRENT_CONFIG、HKEY_CLASSES_ROOT、HKEY_CURRENT_USER都是来源于HKEY_LOCAL_MACHINE和HKEY_USERS                   
#define HKEY_CURRENT_CONFIG
#define HKEY_CLASSES_ROOT
#define HKEY_CURRENT_USER
  • 注册表布局和文件的布局类似的（左边是key（类似文件夹），右边是valuekey（类似文件）），树形结构，B+树
  • valuekey有多种类型：
    • REG_BINARY存放二进制的
    • REG_DWORD存放4个字节无符号整数
    • REG_EXPAND_SZ存放带环境变量的字符串,在应用层调用ExpandEnvironmentStrings函数把环境变量%systemroot%转换成具体的路径，系统变量就是为了灵活性，比如%systemroot%代表C:\Windows,如果系统安装在D:盘，则代表D:\Windows
    • REG_MULTI_SZ``多字符串类型
      REG_MULTI_SZ 多字符串类型
  1. 定义与构建
  • 多字符串的定义:"abc\0efg\0hij\0\0"( str1,str2,str3本身不含'\0'了，也可理解为str1str2str3\0,str1,str2,str3为'\0'结尾）
  • 多字符串的构建：sprintf(buf,"%s%c%s%c%c","1.1.1.1",0,"2.2.2.2",0,0); //sprintf()不安全注意防溢出
  1. 删除与重命名
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MoveFileEx(szTemp, NULL,MOVEFILE_DELAY_UNTIL_REBOOT);

  • 应用场景：
    • 1.更新程序：某个dll有漏洞，需要更新,从远程服务器下载dll，放在临时文件夹，从临时文件夹把dll文件拷贝到目标文件上，重命名覆盖原来的文件，有时候动态库dll被占用了，覆盖会失败，如果失败了则调用这个函数，提示更新重启，重启之后在完成覆盖（重启之后会在进程启动之前完成替换，就不会dll被占用造成覆盖失败情况了）
    • 2.卸载程序：这个程序正在运行或者这个程序某个dll文件被其他进程占用了，卸载程序的时候，被占用的dll删除不掉，卸载的时候提醒重启(也是调用这个函数)，重启的时候就把文件删掉，早于其他进程启动。
  • 重启之后，系统是怎么知道要替换/删除的文件的呢？
    • 每调用一次MoveFileEx，都会把"szTemp, NULL"记录写到注册表这个位置HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEMN\CurrentControlSet\Control\Session Manager\PendingFileRenameOperations"
    • 两行为一对，把第一行文件覆盖到第二行的文件，如果第二行为空，就把第一行删掉了
  1. UNC
  • UNC (Universal Naming Convention）通用命名规则
  • 安全软件不能只拦截本地路径，如果攻击者传入一条UNC路径，就拦截不到了。需要转换，把UNC转换成具体的路径，完善匹配规则
  • \\servername\sharename\directory\filename
    • 输入"\\\\192.168.0.1\\mydocs\\hi.txt"就可访问"D:\\Docs\hi.txt"
    • 原理是：访问"\\\\192.168.0.1\\Share\\hi.txt"会在HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\LanmanServer\Shares下找到REG_MULTI_SZ的valuekeyShare，把Path=E:\Share读取出来，替换"\\\\192.168.0.1\\mydocs\\hi.txt"中的mydocs就得到了具体路径。
  1. 遍历
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/// ascii编码
char *buf = "123\0456\0789\0\0";
for(char *p=buf;*p!='\0';p=p+strlen(p)+1){
    printf("%s\n",p);
}
 
/// unicode编码
char *buf = L"123\0456\0789\0\0";
for(char *p=buf;*p!=L'\0';p=p+wcslen(p)+1){
    printf("%s\n",p);
}
注册表的HIVE存储
  • 注册表可以看成Win的一个系统信息数据库，记录了系统中所有硬件/驱动和应用程序的数据。
  • 该数据文件在缺省配置情况下是存放在
    %systemroot%\SYSTEM32\CONFIG(如果系统安装在c盘，%systemroot%则代表C:\Windows)目录下的6个HIVE文件:DEFAULT、SAM ,SECURITY、SOFTWARE、USERDIFF和SYSTEM中（系统独占资源，无法直接复制)
  • 用户的配置信息存放在系统所在磁盘的users/user目录，包括ntuser.dat，ntuser.ini和ntuser.dat.log。其中每个文件的路径都由注册表项HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\hivelist下的键值指出。
  • 一个HIVE文件由多个巢箱（BIN组成，HIVE文件的首部有一个文件头（基本块base block），用于描述这个HIVE文件的一些全局信息。一个BIN由多个巢室(CELL）组成， CELL可以分为具体的5种，用于存储不同的注册表数据以容纳一个键、一个值、一个安全描述符、一列子键或者一列键值。

    reghive注册表解析:https://www.52pojie.cn/thread-41492-1-1.html sudami

    注册表操作

    key
    打开key(ZwOpenKey)
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NTSTATUS ntOpenKey(WCHAR *szKey)
{
    UNICODE_STRING         RegUnicodeString = {0};
    HANDLE                 hRegister = NULL;
    OBJECT_ATTRIBUTES     objectAttributes = {0};
    NTSTATUS            ntStatus = STATUS_SUCCESS;
 
    RtlInitUnicodeString( &RegUnicodeString, szKey);
 
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &RegUnicodeString,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            NULL,
                            NULL );
    ntStatus = ZwOpenKey( &hRegister,
                            KEY_ALL_ACCESS,
                            &objectAttributes);
 
    if (NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
    ZwClose(hRegister);
    return ntStatus;
}
创建key(ZwCreateKey)
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ZwCreateKey(
    &hRegister, //key的句柄
    KEY_ALL_ACCESS,
    &objectAttributes, //key的路径，类似文件的创建
    0,
    NULL,
    REG_OPTION_NON_VOLTILE, //回写到文件中去，永久生效，因为注册表是存放在文件中的，只在内存中创建出来，并没有写回到文件中去，如果不设置REG_OPTION_NON_VOLTILE，在系统重启之后，就丢失了
    &ulResult
    );
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//创建KEY和SUBKEY示例
NTSTATUS ntCreateKey(WCHAR *szKey)
{
 
    UNICODE_STRING         uRegKey = {0};
    HANDLE                 hRegister = NULL;
    ULONG                 ulResult = 0;
    OBJECT_ATTRIBUTES     objectAttributes = {0};
    UNICODE_STRING         subRegKey = {0};
    HANDLE                 hSubRegister = NULL;
    OBJECT_ATTRIBUTES     subObjectAttributes = {0};
    NTSTATUS            ntStatus = STATUS_SUCCESS;
 
 
    RtlInitUnicodeString( &uRegKey, szKey);
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &uRegKey,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            NULL,
                            NULL );
    ntStatus = ZwCreateKey( &hRegister,
                            KEY_ALL_ACCESS,
                            &objectAttributes,
                            0,
                            NULL,
                            REG_OPTION_NON_VOLATILE,
                            &ulResult);
 
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;   
    }
 
    //开始创建SUBKEY
 
    RtlInitUnicodeString( &subRegKey, L"KernelDriver");
 
    InitializeObjectAttributes(&subObjectAttributes,
                            &subRegKey,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            hRegister,
                            NULL );
    ntStatus = ZwCreateKey( &hSubRegister,
                            KEY_ALL_ACCESS,
                            &subObjectAttributes,
                            0,
                            NULL,
                            REG_OPTION_NON_VOLATILE,
                            &ulResult);
 
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        ZwClose(hRegister);
        return ntStatus;
    }
 
    ZwClose(hRegister);
    ZwClose(hSubRegister);
 
    return ntStatus;
}
查询key(ZwQueryKey)
枚举key(ZwEnumerateKey)
  • 遍历，把每个子键都罗列出来
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NTSTATUS ntEnumerateSubKey(WCHAR *szKey)
{
    UNICODE_STRING             RegUnicodeString ={0};
    HANDLE                     hRegister = NULL;
    ULONG                     ulSize = 0;
    OBJECT_ATTRIBUTES         objectAttributes = {0};
    NTSTATUS                ntStatus = STATUS_SUCCESS;
    UNICODE_STRING            uniKeyName = {0};
    PKEY_FULL_INFORMATION    pfi  = NULL;
    ULONG                    i=0;
    PKEY_BASIC_INFORMATION  pbi = NULL;
 
 
    RtlInitUnicodeString(&RegUnicodeString,szKey);
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &RegUnicodeString,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            NULL,
                            NULL );
 
    ntStatus = ZwOpenKey( &hRegister,
                            KEY_ALL_ACCESS,
                            &objectAttributes);
 
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
 
    //第一次调用ZwQueryKey为了获取KEY_FULL_INFORMATION数据的长度
    ntStatus = ZwQueryKey(hRegister,
        KeyFullInformation,
        NULL,
        0,
        &ulSize);
    if (STATUS_BUFFER_OVERFLOW != ntStatus &&
        STATUS_BUFFER_TOO_SMALL != ntStatus)
    {
        return ntStatus;
    }
 
    pfi =
        (PKEY_FULL_INFORMATION)
        ExAllocatePoolWithTag(PagedPool,ulSize, 'SGER');
    if (pfi == NULL)
    {
        ZwClose(hRegister);
        return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
    }
 
    //第二次调用ZwQueryKey为了获取KEY_FULL_INFORMATION数据的数据
    ntStatus = ZwQueryKey(hRegister,
        KeyFullInformation,
        pfi,
        ulSize,
        &ulSize);
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        ExFreePool(pfi);
        ZwClose(hRegister);
        return ntStatus;
    }
 
    for (i=0;i<pfi->SubKeys;i++)
    {
        //第一次调用ZwEnumerateKey为了获取KEY_BASIC_INFORMATION数据的长度
        ntStatus = ZwEnumerateKey(hRegister,
                i,
                KeyBasicInformation,
                NULL,
                0,
                &ulSize);
        if (STATUS_BUFFER_OVERFLOW != ntStatus &&
            STATUS_BUFFER_TOO_SMALL != ntStatus)
        {
            ZwClose(hRegister);
            ExFreePool(pfi);
            return ntStatus;
        }
 
        pbi = (PKEY_BASIC_INFORMATION)
            ExAllocatePoolWithTag(PagedPool,ulSize, 'SGER');
        if (pbi == NULL)
        {
            ZwClose(hRegister);
            return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
        }
 
        //第二次调用ZwEnumerateKey为了获取KEY_BASIC_INFORMATION数据的数据
        ntStatus = ZwEnumerateKey(hRegister,
                i,
                KeyBasicInformation,
                pbi,
                ulSize,
                &ulSize);
 
        if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
        {
            ZwClose(hRegister);
            ExFreePool(pfi);
            ExFreePool(pbi);
            return ntStatus;
        }
 
        uniKeyName.Length =
        uniKeyName.MaximumLength =
        (USHORT)pbi->NameLength;
 
        uniKeyName.Buffer = pbi->Name;
 
        DbgPrint("The %d sub item name is:%wZ\n",i,&uniKeyName);
 
        ExFreePool(pbi);
    }
 
    ExFreePool(pfi);
    ZwClose(hRegister);
 
    return ntStatus;
}
删除key(ZwDeleteKey)
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NTSTATUS ntDeleteKey(WCHAR *szKey)
{
    UNICODE_STRING         RegUnicodeString = {0};
    HANDLE                 hRegister = NULL;
    OBJECT_ATTRIBUTES     objectAttributes = {0};
    NTSTATUS            ntStatus = STATUS_SUCCESS;
 
    RtlInitUnicodeString(&RegUnicodeString,szKey);
 
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &RegUnicodeString,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            NULL,
                            NULL );
 
    ntStatus = ZwOpenKey( &hRegister,
                            KEY_ALL_ACCESS,
                            &objectAttributes);
 
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
    ntStatus = ZwDeleteKey(hRegister);
 
    ZwClose(hRegister);
    return ntStatus;
}
valuekey
设置创建valuekey（ZwSetValueKey）
查询valuekey（ZwQueryValueKey）
  • 把valuekey的值查询出来
    枚举valuekey (ZwEnumerateValueKey)
  • 遍历，把每个valuekey都罗列出来
  • 面对内存无法确定的编程思路：
    • 思路1：系统有提供这类函数，只需要把参数传NULL就返回buffer的实际大小，比如：ZwEnumerateValueKey
    • 思路2：函数不支持把参数传NULL就返回buffer的实际大小，就需要调整buffer的大小，使其指数增长(64B->128B->256B)去测试buffer的长度，比如ZwQueryDirectoryFile
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NTSTATUS ntEnumerateSubValueKey(WCHAR *szKey)
{
    UNICODE_STRING                     RegUnicodeString ={0};
    HANDLE                             hRegister = NULL;
    OBJECT_ATTRIBUTES                 objectAttributes ={0};
    ULONG                             ulSize = 0;
    UNICODE_STRING                    uniKeyName = {0};
    ULONG                            i = 0;
    NTSTATUS                        ntStatus = 0;
    PKEY_VALUE_BASIC_INFORMATION    pvbi = NULL;
    PKEY_FULL_INFORMATION            pfi = NULL;
 
    RtlInitUnicodeString( &RegUnicodeString,szKey);
 
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &RegUnicodeString,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            NULL,
                            NULL );
    ntStatus = ZwOpenKey( &hRegister,
                            KEY_ALL_ACCESS,
                            &objectAttributes);
 
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
    ntStatus = ZwQueryKey(hRegister,
        KeyFullInformation,
        NULL,
        0,
        &ulSize);
    if (STATUS_BUFFER_OVERFLOW != ntStatus &&
        STATUS_BUFFER_TOO_SMALL != ntStatus)
    {
        ZwClose(hRegister);
        return ntStatus;
    }
 
 
    pfi =
        (PKEY_FULL_INFORMATION)
        ExAllocatePoolWithTag(PagedPool,ulSize, 'SGER');
    if (pfi == NULL)
    {
        ZwClose(hRegister);
        return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
    }
 
    ntStatus = ZwQueryKey(hRegister,
        KeyFullInformation,
        pfi,
        ulSize,
        &ulSize);
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        ZwClose(hRegister);
        ExFreePool(pfi);
        return ntStatus;
    }
 
    for (i=0;i<pfi->Values;i++)
    {
        ntStatus = ZwEnumerateValueKey(hRegister,
                i,
                KeyValueBasicInformation,
                NULL,
                0,
                &ulSize);
 
        if (STATUS_BUFFER_OVERFLOW != ntStatus &&
            STATUS_BUFFER_TOO_SMALL != ntStatus)
        {
            ZwClose(hRegister);
            ExFreePool(pfi);
            return ntStatus;
        }
 
        pvbi =
            (PKEY_VALUE_BASIC_INFORMATION)
            ExAllocatePoolWithTag(PagedPool,ulSize, 'SGER');
        if (pvbi == NULL)
        {
            ZwClose(hRegister);
            ExFreePool(pfi);
            return ntStatus;   
        }
 
        ntStatus = ZwEnumerateValueKey(hRegister,
                i,
                KeyValueBasicInformation,
                pvbi,
                ulSize,
                &ulSize);
        if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
        {
            ZwClose(hRegister);
            ExFreePool(pfi);
            ExFreePool(pvbi);
            return ntStatus;
        }
 
 
        uniKeyName.Length =
        uniKeyName.MaximumLength =
        (USHORT)pvbi->NameLength;
 
        uniKeyName.Buffer = pvbi->Name;
 
        DbgPrint("The %d sub value name:%wZ\n",i,&uniKeyName);
 
        if (pvbi->Type==REG_SZ)
        {
            DbgPrint("type:REG_SZ\n");
        }
        else if (pvbi->Type==REG_MULTI_SZ)
        {
            DbgPrint("type:REG_MULTI_SZ\n");
 
        }
        else if (pvbi->Type==REG_DWORD)
        {
            DbgPrint("type:REG_DWORD\n");
        }
        else if (pvbi->Type==REG_BINARY)
        {
            DbgPrint("type:REG_BINARY\n");
        }
 
        ExFreePool(pvbi);
    }
 
    ExFreePool(pfi);
    ZwClose(hRegister);
 
    return ntStatus;
}
删除valuekey（ZwDeleteValueKey）
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NTSTATUS ntDeleteValueKey(WCHAR *szKey)
{
    UNICODE_STRING         RegUnicodeString = {0};
    HANDLE                 hRegister = NULL;
    OBJECT_ATTRIBUTES     objectAttributes = {0};
    UNICODE_STRING         ValueName ={0};
    ULONG                 ulSize = 0;
    NTSTATUS            ntStatus = STATUS_SUCCESS;
 
    RtlInitUnicodeString( &RegUnicodeString,szKey);
 
    InitializeObjectAttributes(&objectAttributes,
                            &RegUnicodeString,
                            OBJ_CASE_INSENSITIVE,
                            NULL,
                            NULL );
    ntStatus = ZwOpenKey( &hRegister,
                            KEY_ALL_ACCESS,
                            &objectAttributes);
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        return ntStatus;
    }
 
    RtlInitUnicodeString( &ValueName, L"csico1");
    ntStatus = ZwDeleteValueKey(hRegister, &ValueName);
 
    ZwClose(hRegister);
    return ntStatus;
}
重命名:未导出
  • 实现了的，只供微软自己使用，我们无法调用
    • XP:是删除再建
    • XP以上:未导出的重命名

      内核中的数据结构

  • 存储和管理程序中大量的数据，比如系统文件，进程集合
  • 增删改查
  • LIST_ENTRY链表
    • 查找速度最慢Tn=O(n）
  • HASH表
    • 查找速度最快Tn=O(1),但空间利用率并不高
  • TREE树
    • 查找和管理数据非常高效O(log(n))，比如平衡二叉树，红黑树
  • LookAside结构
    • 管理内存，防止出现碎片化，比如频繁分配小块内存，会导致系统出现大量的内存碎片，最后导致系统明明有内存，但分配不出来
    • 如果系统频繁分配固定大小的内存，就可以使用LookAside解决内存碎片问题

      LIST_ENTRY链表

      定义

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/// 普通结构体
typedef struct _MYDATA
{
    int value;
    WCHAR NameBuffer[MAX_PATH];
}MYDATA,*PMYDATA;
 
/// 双向指针
typedef struct _LIST_ENTRY
{
    struct_LIST ENTRY *Flink;
    struct_LIST_ENTRY *Blink;
}LIST_ENTRY,*PLIST_ENTRY;
 
/// 往普通结构体中插入双向指针，就演变成了一个双向链表的节点了
typedef struct _MYDATA_LIST_ENTRY
{
    int value;
    LIST_ENTRY Entry; ///< 插入位置可以按照需求调整，可以放在后面方便拷贝节点前面的数据
    WCHAR NameBuffer[MAX_PATH];
}MYDATALIST_ENTRY,*PMYDATALIST_ENTRY;
 
/// 通过Entry遍历链表，由于指针指向的不是MYDATALIST_ENTRY的首地址，而是指向MYDATALIST_ENTRY.Entry，所以需要计算出MYDATALIST_ENTRY的首地址，通过MYDATALIST_ENTRY的首地址访问节点内的其他成员
/// 宏CONTAINING_RECORD是通过MYDATA_LLIST_ENTRY-Entry得到offset，通过pList-offset就得到MYDATALIST_ENTRY的首地址了
PMYDATA_LIST_ENTRY dataEntry = CONTAINING_RECORD(pList,MYDATA_LLIST_ENTRY,Entry);
/// 通过MYDATALIST_ENTRY的首地址访问节点内的其他成员
dataEntry->value = 1;
 
/// 求一个结构体成员对于结构体首地址的偏移
/// 以0地址为参照，m的地址就是m相对于0的偏移，先把0地址转化成s类型的结构体指针（以s的地址看作是0地址），取m成员的地址，把地址转换成无符号整数
#define offsetof(s,m) (size_t)&(s *)0)->m) /// 如果这样写(*0).m就是访问0地址的内存了
 
/// 0地址（null地址）会不会导致非法访问导致系统奔溃呢？
/// 并没有对内存指针进行解引用（没有访问内存中的数据）
 
/// 从而下面这个宏就容易理解了
#define CONTAINING RECORD(address, type, field) ((type *)(\
                        (PCHAR)(address) -\
                        (ULONG_PTRH(&itype *)0)->field)))

使用方法

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LIST_ENTRY listHead; ///< 头指针
PMYDATA_LISTL_ENTRY tmpEntry = NULL; ///结点，须自己初始化值
... /// 需要为其分配内存才能使用,这里省略了
InitializeListHead(&listHead); ///初始化
 
InsertleadList( &listHead, &tmpEntry->Entry); /// 结点头插入
InsertTailList( &listHead,&tmpEntry->Entry); ///结点尾插入
 
PLIST_ENTRY listEntry = RemoveHeadList(&listHead); ///从链表头部移除，删除头节点，并没有释放节点在堆上的内存，返回删除的节点地址，
PLIST_ENTRY listEntry = RemoveTailList( &listHead); ///从链表尾部移除，删除头节点前一个节点，PLIST_ENTRY是个双向循环链表
 
/// 删除节点，这个函数删除就会释放节点在堆上的内存
RemoveEntryList(&dataEntry->Entry);
 
IsListEmpty(&listHead); ///判断是否为空链表
 
/// 头插和从链表头部移除，尾插和从链表尾部移除可以实现一个链栈
/// 头插和从链表尾部移除，尾插和从链表头部移除可以实现一个队列
 
/// do-while遍历
pList = pListHead;
do{
    pList = pList->Flink;
    dataEntry = CONTAINING RECORD(pList,MYDATA LIST_ENTRY,Entry);
    DbgPrint("%S\n", dataEntry->NameBuffer);
}
while(pListl!=pListHead);
 
/// while遍历删除
while(!IsListEmpty(&listHead))
{
    listEntry = RemoveHeadList(&listHead); ///从链表头部移除，并没有释放节点在堆上的内存，返回删除的节点地址，
    dataEntry = CONTAINING_RECORD(IistEntrye,SBPROCESS_ENTRY,Entry);
    DbgPrint("%ws\n",dataEntry->NameBuffer);
    ///RemoveEntryList(listEntry); /// 删除接点,这个函数删除就会释放节点在堆上的内存
    ExFreePool(dataEntry); /// 释放节点在堆上的内存
}
 
/// for遍历
PLIST_ENTRY plistHead = &listHead; ///< 头指针
PLIST_ENTRY plist = NULL; ///< 遍历用的指针
PMYDATA_LIST_ENTRY dataEntry = NULL; ///<
/// 双向循环链表，向前遍历，用RemoveEntryList(&dataEntry->Entry);删除节点之前，主要并保存删除节点的地址，因为删除节点后，会释放节点在堆上的内存，pList指针指向的地址失效了，无法通过pList = pList->Flink改变循环条件
For(pList = plistHead->Flink;pList != plistHead;pList = pList->Flink)
    dataEntry = CONTAINING_RECORD(pList,MYDATA_LIST_ENTRY, Entry);
    DbgPrint("%S\n", dataEntry->NameBuffer);
}

LIST_ENTRY应用

  • 内核非递归删除文件夹
  • 缺点:查找速度较慢O(N)
    • 内核中的数据结构查找速度最快的是HASH表,O(1)
    • TREE树是O(log(n))

      HASH表

  • 解决hash冲突
    • 链表
    • 平衡二叉树

      定义

  • 在WDK好像没有实现Hash的封装
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/// hash函数，传入key之后，返回一个key在hash表中对应的位置，一般是取模运算
unsigned int Hash(DWORD key,unsigned int tableSize)
/// 通过key找到hash表中的某个结点
PTWOWAY Find(DWORD key,PHASHTABLE pHashTable)
/// 插入
void Insert(DWORD key,PELEMENE pData,PHASHTABLE pHashTable);
 
/// 删除
void Remove(DWORD key,PHASHTABLE pHashTable);
 
/// 销毁
void DestroyTable(PHASHTABLE pHashTable);
 
/// 打印
ULONG DumpTable(PHASHTABLE plHashTable);

使用方法

HASH表的应用

  • FileMon存储:
    • fileobject→文件名（文件名保存至hash表中）
  • SwapContext:
    • EPROCESS——>进程数据（用hash表保存进程切换的数据）
  • 优点:查找速度O(1)
  • 稀疏hash
    • 需要reload

      TREE树

  • 只有平衡树，查找效率才高，比如如果是只有左/右结点，那就退化成链表了，查找的时间复杂度为O(n)
    • 平衡：|左右子树高度差| <= 1,(-1,0,1)
      使用方法
  • WRK里面提供了树的实现:wrk-v1.2\base\ntos\rtl\AvlTable.c
  • WDK也提供了树的实现：
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/// 保护树的锁
RTL_AVL_TABLE g_FileNameTable;
/// 初始化
RtLInitiaIizeGenericTableAvl(&g_ FileNameTable,
                             CompareNameFunc，
                             AllocateFunc,
                             FreeFunc,
                             NULL);
/// 加锁
ExAcquireFastMutex(&g_FileName TableMutex);
/// 插入结点
RtlInsertElementGenericTableAvl(&gFileNameTable,&Key,sizeof(FILE_NAME_ENTRY),NULL);
/// 释放锁
ExReleaseFastMutex(&g_FileNameTableMutex);

LookAside结构

  • 频繁的内存分配产生空洞和碎片
  • 频繁分配固定大小内存
  • LookAside类别
    • PAGED _LOOKASIDE_LIST
    • NPAGED_LOOKASIDE_LIST

      使用方法

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/// 定义一个分页内存
PAGED_LOOKASIDE_LIST g_pageList;
 
/// 初始化，在DriverEntry调用，以连续的内存页分成一个大的缓存池
ExInitializePagedLookasideList(&g_pageList,
                               NULL,
                               NULL,
                               0,
                               sizeof(MYDATA), //指定固定大小
                               'HSAH"', //tag
                               0);
/// 分配内存
MYDATA *pMyData = (MYDATA*)ExAllocateFromPagedLookasideList(&g pageList);
/// 把内存释放到g_pageList中去
ExFreeToPaged LookasideList(&g_pageList,pMyData);
 
/// 在DriverUnload，调用把内存释放掉
ExDeletePagedLookasideList(&g_pageList);

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