城里城外看SSDT

作者：李马

引子

2006年，中国互联网上的斗争硝烟弥漫。这时的战场上，先前颇为流行的窗口挂钩、API挂钩、进程注入等技术已然成为昨日黄花，大有逐渐淡出之势；取而代之的，则是更狠毒、更为赤裸裸的词汇：驱动、隐藏进程、Rootkit……
前不久，我不经意翻出自己2005年9月写下的一篇文章《DLL的远程注入技术》，在下面看到了一位名叫L4bm0s的网友说这种技术已经过时了。虽然我也曾想过拟出若干辩解之词聊作应对，不过最终还是作罢了——毕竟，拿出些新的、有技术含量的东西才是王道。于是这一次，李马首度从ring3（应用层）的围城跨出，一跃而投身于ring0（内核层）这一更广阔的天地，便有了这篇《城里城外看SSDT》。——顾名思义，城里和城外的这一墙之隔，就是ring3与ring0的分界。
在这篇文章里，我会用到太多杂七杂八的东西，比如汇编，比如内核调试器，比如DDK。这诚然是一件令我瞻前顾后畏首畏尾的事情——一方面在ring0我不得不依靠这些东西，另一方面我实在担心它们会导致我这篇文章的阅读门槛过高。所以，我决定尽可能少地涉及驱动、内核与DDK，也不会对诸如如何使用内核调试器等问题作任何讲解——你只需要知道我大概在做些什么，这就足够了。

什么是SSDT？

什么是SSDT？自然，这个是我必须回答的问题。不过在此之前，请你打开命令行（cmd.exe）窗口，并输入“dir”并回车——好了，列出了当前目录下的所有文件和子目录。
那么，以程序员的视角来看，整个过程应该是这样的：
由用户输入dir命令。
cmd.exe获取用户输入的dir命令，在内部调用对应的Win32 API函数FindFirstFile、FindNextFile和FindClose，获取当前目录下的文件和子目录。
cmd.exe将文件名和子目录输出至控制台窗口，也就是返回给用户。

到此为止我们可以看到，cmd.exe扮演了一个非常至关重要的角色，也就是用户与Win32 API的交互。——你大概已经可以猜到，我下面要说到的SSDT亦必将扮演这个角色，这实在是一点新意都没有。
没错，你猜对了。SSDT的全称是System Services Descriptor Table，系统服务描述符表。这个表就是一个把ring3的Win32 API和ring0的内核API联系起来的角色，下面我将以API函数OpenProcess为例说明这个联系的过程。
你可以用任何反汇编工具来打开你的kernel32.dll，然后你会发现在OpenProcess中有类似这样的汇编代码：
汇编代码
call ds:NtOpenProcess

这就是说，OpenProcess调用了ntdll.dll的NtOpenProcess函数。那么继续反汇编之，你会发现ntdll.dll中的这个函数很短：
汇编代码
mov eax, 7Ah
mov edx, 7FFE0300h
call dword ptr [edx]
retn 10h

另外，call的一句实质是调用了KiFastSystemCall：
C++代码
mov edx, esp
sysenter

上面是我的XP Professional sp2中ntdll.dll的反汇编结果，如果你用的是2000系统，那么可能是这个样子：
C++代码
mov eax, 6Ah
lea edx, [esp+4]
int 2Eh
retn 10h

虽然它们存在着些许不同，但都可以这么来概括：
把一个数放入eax（XP是0x7A，2000是0x6A），这个数值称作系统的服务号。
把参数堆栈指针（esp+4）放入edx。
sysenter或int 2Eh。

好了，你在ring3能看到的东西就到此为止了。事实上，在ntdll.dll中的这些函数可以称作真正的NT系统服务的存根（Stub）函数。分隔ring3与ring0城里城外的这一道叹息之墙，也正是由它们打通的。接下来SSDT就要出场了，come some music。

站在城墙看城外

插一句先，貌似到现在为止我仍然没有讲出来SSDT是个什么东西，真正可以算是“犹抱琵琶半遮面”了。——书接上文，在你调用sysenter或int 2Eh之后，Windows系统将会捕获你的这个调用，然后进入ring0层，并调用内核服务函数NtOpenProcess，这个过程如下图所示。

SSDT在这个过程中所扮演的角色是至关重要的。让我们先看一看它的结构，如下图。

当程序的处理流程进入ring0之后，系统会根据服务号（eax）在SSDT这个系统服务描述符表中查找对应的表项，这个找到的表项就是系统服务函数NtOpenProcess的真正地址。之后，系统会根据这个地址调用相应的系统服务函数，并把结果返回给ntdll.dll中的NtOpenProcess。图中的“SSDT”所示即为系统服务描述符表的各个表项；右侧的“ntoskrnl.exe”则为Windows系统内核服务进程（ntoskrnl即为NT OS KerneL的缩写），它提供了相对应的各个系统服务函数。ntoskrnl.exe这个文件位于Windows的system32目录下，有兴趣的朋友可以反汇编一下。
附带说两点。根据你处理器的不同，系统内核服务进程可能也是不一样的。真正运行于系统上的内核服务进程可能还有ntkrnlmp.exe、ntkrnlpa.exe这样的情况——不过为了统一起见，下文仍统称这个进程为ntoskrnl.exe。另外，SSDT中的各个表项也未必会全部指向ntoskrnl.exe中的服务函数，因为你机器上的杀毒监控或其它驱动程序可能会改写SSDT中的某些表项——这也就是所谓的“挂钩SSDT”——以达到它们的“主动防御”式杀毒方式或其它的特定目的。

KeServiceDescriptorTable

事实上，SSDT并不仅仅只包含一个庞大的地址索引表，它还包含着一些其它有用的信息，诸如地址索引的基地址、服务函数个数等等。ntoskrnl.exe中的一个导出项KeServiceDescriptorTable即是SSDT的真身，亦即它在内核中的数据实体。SSDT的数据结构定义如下：
C++代码
typedef struct _tagSSDT {
PVOID pvSSDTBase;
PVOID pvServiceCounterTable;
ULONG ulNumberOfServices;
PVOID pvParamTableBase;
} SSDT, *PSSDT;

其中，pvSSDTBase就是上面所说的“系统服务描述符表”的基地址。pvServiceCounterTable则指向另一个索引表，该表包含了每个服务表项被调用的次数；不过这个值只在Checkd Build的内核中有效，在Free Build的内核中，这个值总为NULL（注：Check/Free是DDK的Build模式，如果你只使用SDK，可以简单地把它们理解为Debug/Release）。ulNumberOfServices表示当前系统所支持的服务个数。pvParamTableBase指向SSPT（System Service Parameter Table，即系统服务参数表），该表格包含了每个服务所需的参数字节数。
下面，让我们开看看这个结构里边到底有什么。打开内核调试器（以kd为例），输入命令显示KeServiceDescriptorTable，如下。
WinDbg输出
lkd> dd KeServiceDescriptorTable l4
8055ab80 804e3d20 00000000 0000011c 804d9f48

接下来，亦可根据基地址与服务总数来查看整个服务表的各项：
WinDbg输出
lkd> dd 804e3d20 l11c
804e3d20 80587691 f84317aa f84317b4 f84317be
804e3d30 f84317c8 f84317d2 f84317dc f84317e6
804e3d40 8057741c f84317fa f8431804 f843180e
804e3d50 f8431818 f8431822 f843182c f8431836
...

你获得的结果可能和我会有不同——我指的是那堆以十六进制f开头的地址项，因为我的SSDT被System Safety Monitor接管了，没留下几个原生的ntoskrnl.exe表项。
现在是写些代码的时候了。KeServiceDescriptorTable及SSDT各个表项的读取只能在ring0层完成，于是这里我使用了内核驱动并借助DeviceIoControl来完成。其中DeviceIoControl的分发代码实现如下面的代码所示，没有什么技术含量，所以不再解释。
C++代码
switch ( IoControlCode )
{
case IOCTL_GETSSDT:
{
__try
{
ProbeForWrite( OutputBuffer, sizeof( SSDT ), sizeof( ULONG ) );
RtlCopyMemory( OutputBuffer, KeServiceDescriptorTable, sizeof( SSDT ) );
}
__except ( EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER )
{
IoStatus->Status = GetExceptionCode();
}
}
break;
case IOCTL_GETPROC:
{
ULONG uIndex = 0;
PULONG pBase = NULL;

__try
{
ProbeForRead( InputBuffer, sizeof( ULONG ), sizeof( ULONG ) );
ProbeForWrite( OutputBuffer, sizeof( ULONG ), sizeof( ULONG ) );
}
__except( EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER )
{
IoStatus->Status = GetExceptionCode();
break;
}

uIndex = *(PULONG)InputBuffer;
if ( KeServiceDescriptorTable->ulNumberOfServices <= uIndex )
{
IoStatus->Status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
break;
}
pBase = KeServiceDescriptorTable->pvSSDTBase;
*((PULONG)OutputBuffer) = *( pBase + uIndex );
}
break;
// ...
}

补充一下，再。DDK的头文件中有一件很遗憾的事情，那就是其中并未声明KeServiceDescriptorTable，不过我们可以自己手动添加之：
C++代码
extern PSSDT KeServiceDescriptorTable;

——当然，如果你对DDK开发实在不感兴趣的话，亦可以直接使用配套代码压缩包中的SSDTDump.sys，并使用DeviceIoControl发送IOCTL_GETSSDT和IOCTL_GETPROC控制码即可；或者，直接调用我为你准备好的两个函数：
C++代码
BOOL GetSSDT( IN HANDLE

补充：综合编程 , 其他综合 ,