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驅動開發：摘除InlineHook核心勾點

2023-06-24 15:00:43

在筆者上一篇文章《驅動開發：核心層InlineHook掛鉤函數》中介紹了通過替換函數頭部程式碼的方式實現Hook掛鉤，對於ARK工具來說實現掃描與摘除InlineHook勾點也是最基本的功能，此類功能的實現一般可在應用層進行，而驅動層只需要保留一個讀寫位元組的函數即可，將複雜的流程放在應用層實現是一個非常明智的選擇，與《驅動開發：核心實現程序反組合》中所使用的讀寫驅動基本一致，本篇文章中的驅動只保留兩個功能，控制訊號IOCTL_GET_CUR_CODE用於讀取函數的前16個位元組的記憶體，訊號IOCTL_SET_ORI_CODE則用於設定前16個位元組的記憶體。

之所以是前16個位元組是因為一般的內聯Hook只需要使用兩條指令就可實現劫持，如下是通用ARK工具掃描到的被掛鉤函數的樣子。

首先將核心驅動程式程式碼放到如下，核心驅動程式沒有任何特別的，僅僅只是一個通用驅動模板，在其基礎上使用CR3讀寫，如果不理解CR3讀寫的原理您可以去看《驅動開發：核心CR3切換讀寫記憶體》這一篇中的詳細介紹。

// 署名權
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#include <ntifs.h>
#include <intrin.h>
#include <windef.h>

#define	DEVICE_NAME			L"\\Device\\WinDDK"
#define LINK_NAME			L"\\DosDevices\\WinDDK"
#define LINK_GLOBAL_NAME	L"\\DosDevices\\Global\\WinDDK"

// 控制訊號 IOCTL_GET_CUR_CODE 用於讀 | IOCTL_SET_ORI_CODE 用於寫
#define IOCTL_GET_CUR_CODE	CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0x800, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)
#define IOCTL_SET_ORI_CODE	CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0x801, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)

// 參照__readcr0等函數必須增加
#pragma intrinsic(_disable)
#pragma intrinsic(_enable)

// 定義讀寫結構體
typedef struct
{
	PVOID Address;
	ULONG64 Length;
	UCHAR data[256];
} KF_DATA, *PKF_DATA;

KIRQL g_irql;

// 關閉防寫
void WPOFFx64()
{
	ULONG64 cr0;
	g_irql = KeRaiseIrqlToDpcLevel();
	cr0 = __readcr0();
	cr0 &= 0xfffffffffffeffff;
	__writecr0(cr0);
	_disable();
}

// 開啟防寫
void WPONx64()
{
	ULONG64 cr0;
	cr0 = __readcr0();
	cr0 |= 0x10000;
	_enable();
	__writecr0(cr0);
	KeLowerIrql(g_irql);
}

// 裝置建立時觸發
NTSTATUS DispatchCreate(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
	pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;
	pIrp->IoStatus.Information = 0;

	DbgPrint("[LyShark] 裝置已建立 \n");
	IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
	return STATUS_SUCCESS;
}

// 裝置關閉時觸發
NTSTATUS DispatchClose(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
	pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;
	pIrp->IoStatus.Information = 0;

	DbgPrint("[LyShark] 裝置已關閉 \n");
	IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
	return STATUS_SUCCESS;
}

// 主派遣函數
NTSTATUS DispatchIoctl(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
	NTSTATUS status = STATUS_INVALID_DEVICE_REQUEST;
	PIO_STACK_LOCATION pIrpStack;
	ULONG uIoControlCode;
	PVOID pIoBuffer;
	ULONG uInSize;
	ULONG uOutSize;

	// 獲取當前裝置棧
	pIrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);
	uIoControlCode = pIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;

	// 獲取緩衝區
	pIoBuffer = pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer;

	// 獲取緩衝區長度
	uInSize = pIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;

	// 輸出緩衝區長度
	uOutSize = pIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.OutputBufferLength;

	switch (uIoControlCode)
	{
		// 讀記憶體
	case IOCTL_GET_CUR_CODE:
	{
		KF_DATA dat = { 0 };

		// 將緩衝區格式化為KF_DATA結構體
		RtlCopyMemory(&dat, pIoBuffer, 16);
		WPOFFx64();

		// 將資料寫回到緩衝區
		RtlCopyMemory(pIoBuffer, dat.Address, dat.Length);
		WPONx64();
		status = STATUS_SUCCESS;
		break;
	}
	// 寫記憶體
	case IOCTL_SET_ORI_CODE:
	{
		KF_DATA dat = { 0 };

		// 將緩衝區格式化為KF_DATA結構體
		RtlCopyMemory(&dat, pIoBuffer, sizeof(KF_DATA));
		WPOFFx64();

		// 將資料寫回到緩衝區
		RtlCopyMemory(dat.Address, dat.data, dat.Length);
		WPONx64();
		status = STATUS_SUCCESS;
		break;
	}
	}

	if (status == STATUS_SUCCESS)
		pIrp->IoStatus.Information = uOutSize;
	else
		pIrp->IoStatus.Information = 0;

	pIrp->IoStatus.Status = status;
	IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
	return status;
}

// 驅動解除安裝
VOID DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObj)
{
	UNICODE_STRING strLink;

	// 刪除符號連結解除安裝裝置
	RtlInitUnicodeString(&strLink, LINK_NAME);
	IoDeleteSymbolicLink(&strLink);
	IoDeleteDevice(pDriverObj->DeviceObject);
}

// 驅動程式入口
NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PUNICODE_STRING pRegistryString)
{
	NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
	UNICODE_STRING ustrLinkName;
	UNICODE_STRING ustrDevName;
	PDEVICE_OBJECT pDevObj;

	// 初始化派遣函數
	pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = DispatchCreate;
	pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE] = DispatchClose;
	pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL] = DispatchIoctl;

	DbgPrint("hello lysahrk.com \n");

	// 初始化裝置名
	RtlInitUnicodeString(&ustrDevName, DEVICE_NAME);

	// 建立裝置
	status = IoCreateDevice(pDriverObj, 0, &ustrDevName, FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0, FALSE, &pDevObj);
	if (!NT_SUCCESS(status))
	{
		return status;
	}

	// 建立符號連結
	RtlInitUnicodeString(&ustrLinkName, LINK_NAME);
	status = IoCreateSymbolicLink(&ustrLinkName, &ustrDevName);
	if (!NT_SUCCESS(status))
	{
		IoDeleteDevice(pDevObj);
		return status;
	}

	pDriverObj->DriverUnload = DriverUnload;
	return STATUS_SUCCESS;
}

接著來分析下應用層做了什麼，首先GetKernelBase64函數的作用，該函數內部通過GetProcAddress()函數動態尋找到ZwQuerySystemInformation()函數的記憶體地址（此函數未被到處所以只能動態找到），找到後呼叫ZwQuerySystemInformation()直接拿到系統中的所有模組資訊，通過pSystemModuleInformation->Module[0].Base得到系統中第一個模組的基地址，此模組就是ntoskrnl.exe，該模組也是系統執行後的第一個啟動的，此時我們即可拿到KernelBase也就是系統記憶體中的基地址。

此時通過LoadLibraryExA()函數動態載入，此時載入的是磁碟中的被Hook函數的所屬模組，獲得對映地址後將此地址裝入hKernel變數內，此時我們擁有了記憶體中的KernelBase以及磁碟中載入的hKernel，接著呼叫RepairRelocationTable()讓兩者的重定位表保持一致。

此時當用戶呼叫GetSystemRoutineAddress()則執行如下流程，想要獲取當前記憶體地址，則需要使用當前記憶體中的KernelBase模組基址加上通過GetProcAddress()動態獲取到的磁碟基址中的函數地址減去磁碟中的基地址，將記憶體中的KernelBase加上磁碟中的相對偏移就得到了當前記憶體中載入函數的實際地址。

  • address1 = KernelBase + (ULONG64)GetProcAddress(hKernel, "NtWriteFile") - (ULONG64)hKernel
  • address2 = KernelBase - (ULONG64)hKernel + (ULONG64)GetProcAddress(hKernel, "NtWriteFile")

呼叫GetOriginalMachineCode()則用於獲取相對偏移地址，該地址的獲取方式如下，使用者傳入一個Address當前地址，該地址減去KernelBase記憶體中的基址，然後再加上hKernel磁碟載入的基址來獲取到相對偏移。

  • OffsetAddress = Address - KernelBase + hKernel

有了這兩條資訊那麼功能也就實現了，通過GetOriginalMachineCode()得到指定記憶體地址處原始機器碼，通過GetCurrentMachineCode()得到當前記憶體機器碼，兩者通過memcmp()函數比對即可知道是否被掛鉤了，如果被掛鉤則可以通過CR3切換將原始機器碼覆蓋到特定位置替換即可，這段程式的完整程式碼如下；

// 署名權
// right to sign one's name on a piece of work
// PowerBy: LyShark
// Email: [email protected]
#include <stdio.h>
#include <Windows.h>

#pragma comment(lib,"user32.lib")
#pragma comment(lib,"Advapi32.lib")

#ifndef NT_SUCCESS
#define NT_SUCCESS(Status) ((NTSTATUS)(Status) >= 0)
#endif

#define BYTE_ARRAY_LENGTH 16
#define SystemModuleInformation 11
#define STATUS_INFO_LENGTH_MISMATCH ((NTSTATUS)0xC0000004L)

typedef long(__stdcall *ZWQUERYSYSTEMINFORMATION)
(
	IN ULONG SystemInformationClass,
	IN PVOID SystemInformation,
	IN ULONG SystemInformationLength,
	IN PULONG ReturnLength OPTIONAL
);

typedef struct
{
	ULONG Unknow1;
	ULONG Unknow2;
	ULONG Unknow3;
	ULONG Unknow4;
	PVOID Base;
	ULONG Size;
	ULONG Flags;
	USHORT Index;
	USHORT NameLength;
	USHORT LoadCount;
	USHORT ModuleNameOffset;
	char ImageName[256];
} SYSTEM_MODULE_INFORMATION_ENTRY, *PSYSTEM_MODULE_INFORMATION_ENTRY;

typedef struct
{
	ULONG Count;
	SYSTEM_MODULE_INFORMATION_ENTRY Module[1];
} SYSTEM_MODULE_INFORMATION, *PSYSTEM_MODULE_INFORMATION;

typedef struct
{
	PVOID Address;
	ULONG64 Length;
	UCHAR data[256];
} KF_DATA, *PKF_DATA;

HANDLE hDriver = 0;
HMODULE	hKernel = 0;
ULONG64	KernelBase = 0;
CHAR NtosFullName[260] = { 0 };

// 生成控制訊號
DWORD CTL_CODE_GEN(DWORD lngFunction)
{
	return (FILE_DEVICE_UNKNOWN * 65536) | (FILE_ANY_ACCESS * 16384) | (lngFunction * 4) | METHOD_BUFFERED;
}

// 傳送控制訊號的函數
BOOL IoControl(HANDLE hDrvHandle, DWORD dwIoControlCode, PVOID lpInBuffer, DWORD nInBufferSize, PVOID lpOutBuffer, DWORD nOutBufferSize)
{
	DWORD lDrvRetSize;
	return DeviceIoControl(hDrvHandle, dwIoControlCode, lpInBuffer, nInBufferSize, lpOutBuffer, nOutBufferSize, &lDrvRetSize, 0);
}

// 動態獲取ntdll.dll模組的基地址
ULONG64 GetKernelBase64(PCHAR NtosName)
{
	ZWQUERYSYSTEMINFORMATION ZwQuerySystemInformation;
	PSYSTEM_MODULE_INFORMATION pSystemModuleInformation;
	ULONG NeedSize, BufferSize = 0x5000;
	PVOID pBuffer = NULL;
	NTSTATUS Result;

	// 該函數只能通過動態方式得到地址
	ZwQuerySystemInformation = (ZWQUERYSYSTEMINFORMATION)GetProcAddress(GetModuleHandleA("ntdll.dll"), "ZwQuerySystemInformation");
	do
	{
		pBuffer = malloc(BufferSize);
		if (pBuffer == NULL) return 0;

		// 查詢系統中的所有模組資訊
		Result = ZwQuerySystemInformation(SystemModuleInformation, pBuffer, BufferSize, &NeedSize);
		if (Result == STATUS_INFO_LENGTH_MISMATCH)
		{
			free(pBuffer);
			BufferSize *= 2;
		}
		else if (!NT_SUCCESS(Result))
		{
			free(pBuffer);
			return 0;
		}
	} while (Result == STATUS_INFO_LENGTH_MISMATCH);

	// 取模組資訊結構
	pSystemModuleInformation = (PSYSTEM_MODULE_INFORMATION)pBuffer;

	// 得到模組基地址
	ULONG64 ret = (ULONG64)(pSystemModuleInformation->Module[0].Base);

	// 拷貝模組名
	if (NtosName != NULL)
	{
		strcpy(NtosName, pSystemModuleInformation->Module[0].ImageName + pSystemModuleInformation->Module[0].ModuleNameOffset);
	}

	free(pBuffer);
	return ret;
}

// 判斷並修復重定位表
BOOL RepairRelocationTable(ULONG64 HandleInFile, ULONG64 BaseInKernel)
{
	PIMAGE_DOS_HEADER		pDosHeader;
	PIMAGE_NT_HEADERS64		pNtHeader;
	PIMAGE_BASE_RELOCATION	pRelocTable;
	ULONG i, dwOldProtect;

	// 得到DOS頭並判斷是否符合DOS規範
	pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)HandleInFile;
	if (pDosHeader->e_magic != IMAGE_DOS_SIGNATURE)
	{
		return FALSE;
	}

	// 得到Nt頭
	pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS64)((ULONG64)HandleInFile + pDosHeader->e_lfanew);

	// 是否存在重定位表
	if (pNtHeader->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC].Size)
	{
		// 獲取到重定位表基地址
		pRelocTable = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)((ULONG64)HandleInFile + pNtHeader->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC].VirtualAddress);

		do
		{
			// 得到重定位號
			ULONG	numofReloc = (pRelocTable->SizeOfBlock - sizeof(IMAGE_BASE_RELOCATION)) / 2;
			SHORT	minioffset = 0;
			
			// 得到重定位資料
			PUSHORT pRelocData = (PUSHORT)((ULONG64)pRelocTable + sizeof(IMAGE_BASE_RELOCATION));

			// 迴圈或直接判斷*pRelocData是否為0也可以作為結束標記
			for (i = 0; i<numofReloc; i++)
			{
				// 需要重定位的地址
				PULONG64 RelocAddress;

				// 重定位的高4位元是重定位型別，判斷重定位型別
				if (((*pRelocData) >> 12) == IMAGE_REL_BASED_DIR64)
				{
					// 計算需要進行重定位的地址
					// 重定位資料的低12位元再加上本重定位塊頭的RVA即真正需要重定位的資料的RVA
					minioffset = (*pRelocData) & 0xFFF; // 小偏移

					// 模組基址+重定位基址+每個資料表示的小偏移量
					RelocAddress = (PULONG64)(HandleInFile + pRelocTable->VirtualAddress + minioffset);

					// 直接在RING3修改: 原始資料+基址-IMAGE_OPTINAL_HEADER中的基址
					VirtualProtect((PVOID)RelocAddress, 4, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &dwOldProtect);

					// 因為是R3直接LOAD的所以要修改一下記憶體許可權
					*RelocAddress = *RelocAddress + BaseInKernel - pNtHeader->OptionalHeader.ImageBase;
					VirtualProtect((PVOID)RelocAddress, 4, dwOldProtect, NULL);
				}
				// 下一個重定位資料
				pRelocData++;
			}
			// 下一個重定位塊
			pRelocTable = (PIMAGE_BASE_RELOCATION)((ULONG64)pRelocTable + pRelocTable->SizeOfBlock);
		} while (pRelocTable->VirtualAddress);

		return TRUE;
	}
	return FALSE;
}

// 初始化
BOOL InitEngine(BOOL IsClear)
{
	if (IsClear == TRUE)
	{
		// 動態獲取ntdll.dll模組的基地址
		KernelBase = GetKernelBase64(NtosFullName);
		printf("模組基址: %llx | 模組名: %s \n", KernelBase, NtosFullName);
		if (!KernelBase)
		{
			return FALSE;
		}
			
		// 動態載入模組到記憶體,並獲取到模組控制程式碼
		hKernel = LoadLibraryExA(NtosFullName, 0, DONT_RESOLVE_DLL_REFERENCES);

		if (!hKernel)
		{
			return FALSE;
		}

		// 判斷並修復重定位表
		if (!RepairRelocationTable((ULONG64)hKernel, KernelBase))
		{
			return FALSE;
		}
		return TRUE;
	}
	else
	{
		FreeLibrary(hKernel);
		return TRUE;
	}
}

// 獲取原始函數機器碼
VOID GetOriginalMachineCode(ULONG64 Address, PUCHAR ba, SIZE_T Length)
{
	ULONG64 OffsetAddress = Address - KernelBase + (ULONG64)hKernel;
	RtlCopyMemory(ba, (PVOID)OffsetAddress, Length);
}

// 獲取傳入函數的記憶體地址
ULONG64 GetSystemRoutineAddress(PCHAR FuncName)
{
	return KernelBase + (ULONG64)GetProcAddress(hKernel, FuncName) - (ULONG64)hKernel;
}

// 獲取當前函數機器碼
VOID GetCurrentMachineCode(ULONG64 Address, PUCHAR ba, SIZE_T Length)
{
	ULONG64 dat[2] = { 0 };
	dat[0] = Address;
	dat[1] = Length;
	IoControl(hDriver, CTL_CODE_GEN(0x800), dat, 16, ba, Length);
}

// 清除特定位置的機器碼
VOID ClearInlineHook(ULONG64 Address, PUCHAR ba, SIZE_T Length)
{
	KF_DATA dat = { 0 };
	dat.Address = (PVOID)Address;
	dat.Length = Length;

	// 直接呼叫寫出控制碼
	RtlCopyMemory(dat.data, ba, Length);
	IoControl(hDriver, CTL_CODE_GEN(0x801), &dat, sizeof(KF_DATA), 0, 0);
}

// 列印資料
VOID PrintBytes(PCHAR DescriptionString, PUCHAR ba, UINT Length)
{
	printf("%s", DescriptionString);
	for (UINT i = 0; i<Length; i++)
	{
		printf("%02x ", ba[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	UCHAR OriginalMachineCode[BYTE_ARRAY_LENGTH];
	UCHAR CurrentMachineCode[BYTE_ARRAY_LENGTH];
	ULONG64 Address = 0;

	hDriver = CreateFileA("\\\\.\\WinDDK", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

	// 初始化
	if (!InitEngine(TRUE) || hDriver == 0)
	{
		return 0;
	}

	// 需要獲取的函數列表
	CHAR *FunctionList[128] = { "PsLookupProcessByProcessId", "NtCommitEnlistment", "NtCommitComplete", "NtCommitTransaction" };

	for (size_t i = 0; i < 4; i++)
	{
		// 清空快取
		RtlZeroMemory(OriginalMachineCode, 0, BYTE_ARRAY_LENGTH);
		RtlZeroMemory(CurrentMachineCode, 0, BYTE_ARRAY_LENGTH);

		// 獲取到當前函數地址
		Address = GetSystemRoutineAddress(FunctionList[i]);

		printf("\n函數地址: %p | 函數名: %s\n", Address, FunctionList[i]);
		if (Address == 0 || Address < KernelBase)
		{
			return 0;
		}

		GetOriginalMachineCode(Address, OriginalMachineCode, BYTE_ARRAY_LENGTH);
		PrintBytes("原始機器碼: ", OriginalMachineCode, BYTE_ARRAY_LENGTH);

		GetCurrentMachineCode(Address, CurrentMachineCode, BYTE_ARRAY_LENGTH);
		PrintBytes("當前機器碼: ", CurrentMachineCode, BYTE_ARRAY_LENGTH);

		/*
		// 不相同則詢問是否恢復
		if (memcmp(OriginalMachineCode, CurrentMachineCode, BYTE_ARRAY_LENGTH))
		{
			printf("按下[ENTER]恢復勾點");
			getchar();
			ClearInlineHook(Address, OriginalMachineCode, BYTE_ARRAY_LENGTH);
		}
		*/
	}

	// 登出
	InitEngine(FALSE);
	system("pause");

	return 0;
}

首先編譯驅動程式WinDDK.sys並通過KmdManager將驅動程式拉起來，執行使用者端lyshark.exe程式會輸出當前FunctionList列表中，指定的4個函數的掛鉤情況。

參考文獻

WIN64核心程式設計基礎 胡文亮