• Windows内核--系统调用参数验证(5.1)

    内核参数验证的重要性

            内核模式之所以有别于用户模式，在于内核模式应该是安全、可信的。用户系统调用可以传入各式各样的参数，可能是代码无意写错或因不预期的内存覆盖"暗地修改"参数，也可能是Hack有意传入，内核都应当妥善处理，避免内核读写到不预期的地址，造成内核被破解或不稳定。

    以NtCreateProcessEx为例

    1. NTSTATUS
    2. NtCreateProcessEx(
    3.     __out PHANDLE ProcessHandle,
    4.     __in ACCESS_MASK DesiredAccess,
    5.     __in_opt POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes,
    6.     __in HANDLE ParentProcess,
    7.     __in ULONG Flags,
    8.     __in_opt HANDLE SectionHandle,
    9.     __in_opt HANDLE DebugPort,
    10.     __in_opt HANDLE ExceptionPort,
    11.     __in ULONG JobMemberLevel
    12.     )
    13. {
    14.     NTSTATUS Status;
    15.  
    16.     PAGED_CODE(); /* 判断是否在可访问分页内存的IRQL */
    17.  
    18.     if (KeGetPreviousMode() != KernelMode) {
    19.  
    20.         //
    21.         // Probe all arguments
    22.         //
    23.  
    24.         try {
    25.             ProbeForWriteHandle (ProcessHandle); /* 检查handle是否可写 */
    26.         } except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER) {
    27.             return GetExceptionCode ();
    28.         }
    29.     }
    30.  
    31.     if (ARGUMENT_PRESENT (ParentProcess)) {  /* 判断父进程handle是否存在 */
    32.         Status = PspCreateProcess (ProcessHandle,
    33.                                    DesiredAccess,
    34.                                    ObjectAttributes,
    35.                                    ParentProcess,
    36.                                    Flags,
    37.                                    SectionHandle,
    38.                                    DebugPort,
    39.                                    ExceptionPort,
    40.                                    JobMemberLevel);
    41.     } else {
    42.         Status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
    43.     }
    44.  
    45.     return Status;
    46. }
    • NtCreateProcessEx默认是创建用户模式进程，必须有父进程。
    • PsCreateSystemProcess才可创建系统进程，默认父进程handle为PspInitialSystemProcessHandle.

    ProbeForWriteHandle

    1. FORCEINLINE
    2. VOID
    3. ProbeForWriteHandle (
    4.     IN PHANDLE Address
    5.     )
    6. {
    7.  
    8.     if (Address >= (HANDLE * const)MM_USER_PROBE_ADDRESS) {
    9.         Address = (HANDLE * const)MM_USER_PROBE_ADDRESS;
    10.     }
    11.  
    12.     *((volatile HANDLE *)Address) = *Address;
    13.     return;
    14. }

            比较有意思的是，先判断地址是否越过默认的MM_USER_PROBE_ADDRESS，如果超过，说明在内核空间，不能向内核空间随便写数据测试权限，先把地址改成MM_USER_PROBE_ADDRESS做读写确认。

            这种情况，似乎检查了个寂寞。

            在PspCreateProcess结尾有如下这段code再次确认写ProcessHandle是否有异常:

                    

                     try/except处理异常的方式是NOTHING! 这个应该是不恰当的处理方式。

            赋值部分用volatile为了确保写到内存，而非Cache.

            

    1. nt!NtCreateProcessEx:
    2. fffff800`00a1cc90 4883ec58        sub     rsp,58h
    3. fffff800`00a1cc94 4d8bd1          mov     r10,r9
    4. fffff800`00a1cc97 65488b042588010000 mov   rax,qword ptr gs:[188h]
    5. fffff800`00a1cca0 80b85301000000  cmp     byte ptr [rax+153h],0
    6. fffff800`00a1cca7 741b            je      nt!NtCreateProcessEx+0x34 (fffff800`00a1ccc4)
    7. fffff800`00a1cca9 4c8bc9          mov     r9,rcx
    8. fffff800`00a1ccac 488b05a5faeeff  mov     rax,qword ptr [nt!MmUserProbeAddress (fffff800`0090c758)]
    9. fffff800`00a1ccb3 483bc8          cmp     rcx,rax
    10. fffff800`00a1ccb6 4c0f43c8        cmovae  r9,rax
    11. fffff800`00a1ccba 498b01          mov     rax,qword ptr [r9]  ; Probe地址先读出来
    12. fffff800`00a1ccbd 498901          mov     qword ptr [r9],rax  ; 再把Probe地址的数据写回去

    ProbeForWrite

    1. VOID
    2. ProbeForWrite (
    3.     __inout_bcount(Length) PVOID Address,
    4.     __in SIZE_T Length,
    5.     __in ULONG Alignment)
    6. {
    7.  
    8.     ULONG_PTR EndAddress;
    9.     ULONG_PTR StartAddress;
    10.  
    11. #define PageSize PAGE_SIZE
    12.     if (Length != 0) { /* Length如果是0, 就不用检查了! */
    13.  
    14.         //
    15.         // If the structure is not properly aligned, then raise a data
    16.         // misalignment exception.
    17.         //
    18.         /* Alignment必须是1/2/4/8/16之一 */
    19.         ASSERT((Alignment == 1) || (Alignment == 2) ||
    20.                (Alignment == 4) || (Alignment == 8) ||
    21.                (Alignment == 16));
    22.  
    23.         StartAddress = (ULONG_PTR)Address;
    24.         if ((StartAddress & (Alignment - 1)) == 0) {
    25.             //
    26.             // Compute the ending address of the structure and probe for
    27.             // write accessibility.
    28.             //
    29.             EndAddress = StartAddress + Length - 1;
    30.             if ((StartAddress <= EndAddress) &&
    31.                 (EndAddress < MM_USER_PROBE_ADDRESS)) {
    32.                 EndAddress = (EndAddress & ~(PageSize - 1)) + PageSize;
    33.                 do {
    34.                     *(volatile CHAR *)StartAddress = *(volatile CHAR *)StartAddress;
    35.                     StartAddress = (StartAddress & ~(PageSize - 1)) + PageSize;
    36.                 } while (StartAddress != EndAddress);
    37.  
    38.                 return;
    39.  
    40.             } else { /* 地址范围不在用户空间可探测区域，抛出访问异常 */
    41.                 ExRaiseAccessViolation();
    42.             }
    43.  
    44.         } else { /* 起始地址未对齐, 抛出未对齐异常 */
    45.             ExRaiseDatatypeMisalignment();
    46.         }
    47.     }
    48.     return;
    49. }

    •  官方介绍: ProbeForWrite. 

    • ProbeForWrite例程检查的是用户模式缓冲区权限是否正确：是否可写且正确对齐。

    • 内核和驱动对于用户模式参数必须用ProbeFor*系列函数确保权限正确，而且是任何需要访问用户模式参数的位置都需要检查。这是因为调用者可能之后用另一个线程修改参数，导致之前的检测不能挡住所有可能的非法访问，谨记!

    Drivers must call ProbeForWrite inside a try/except block. If the routine raises an exception, the driver should complete the IRP with the appropriate error. Note that subsequent accesses by the driver to the user-mode buffer must also be encapsulated within a try/except block: a malicious application could have another thread deleting, substituting, or changing the protection of user address ranges at any time (even after or during a call to ProbeForRead or ProbeForWrite). For more information, see Handling Exceptions.

    核心代码

    if ((StartAddress & (Alignment - 1)) == 0) { /* 起始地址对齐 */
                //
                // Compute the ending address of the structure and probe for
                // write accessibility.
                //
                EndAddress = StartAddress + Length - 1;
                if ((StartAddress <= EndAddress) && /* 起始地址肯定要小于结束地址 */

                    /* 地址不能超过用户空间可Probe范围*/
                    (EndAddress < MM_USER_PROBE_ADDRESS)) {
                    EndAddress = (EndAddress & ~(PageSize - 1)) + PageSize;
                    do {

                        /* 每次只读写StartAddr第一个字节确认即可, 因为是分页为单位管理! */
                        *(volatile CHAR *)StartAddress = *(volatile CHAR *)StartAddress;

                        /* 以PageSize为单位, 每个PageSize只读写首字节即可确认! */
                        StartAddress = (StartAddress & ~(PageSize - 1)) + PageSize;
                    } while (StartAddress != EndAddress);

                    return;

                } 

    }

    核心在于MM_USER_PROBE_ADDRESS.

    MM_USER_PROBE_ADDRESS

            

             内存管理模块初始化会设置初始值。

                    

    1. /* Amd64 */
    2. #define MI_HIGHEST_USER_ADDRESS (PVOID) (ULONG_PTR)((0x80000000000 - 0x10000 - 1)) // highest user address
    3. #define MI_SYSTEM_RANGE_START (PVOID)(0xFFFF080000000000) // start of system space
    4. #define MI_USER_PROBE_ADDRESS ((ULONG_PTR)(0x80000000000UI64 - 0x10000)) // starting address of guard page
    1. /* x86 */
    2. #define KSEG0_BASE 0x80000000
    •  64位系统，赋值为系统空间0xFFFF080000000000向下64KB.
    •  32位系统，赋值为系统空间0x8000 0000向下64KB.

            当然，用户空间也不能访问用于Probe的区域, 上图可以看到：MmHighestUserAddress被赋值为MI_USER_PROBE_ADDRESS - 1.

    ARGUMENT_PRESENT

    1. //
    2. // Determine if an argument is present by testing the value of the pointer
    3. // to the argument value.
    4. //
    5.  
    6. #define ARGUMENT_PRESENT(ArgumentPointer)    (\
    7.     (CHAR *)((ULONG_PTR)(ArgumentPointer)) != (CHAR *)(NULL) )

            32位和64位系统指针默认长度不一样，统一用可自定义长度的ULONG_PTR类型。

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/cxsjabcabc/article/details/127981023