March 27, 2006

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任意用户模式下执行 ring 0 代码

Author  : sinister
Email   : sinister@whitecell.org
HomePage: http://www.whitecell.org  /


   众所周知在非 Admin 用户模式下，是不允许加载驱动执行 RING 0 代码的。
本文提供了一种方法，通过修改系统 GDT，IDT 来添加自己的 CALLGATE 和
INTGATE 这样便在系统中设置了一个后门。我们就可以利用这个后门
在任意用户模式下执行 ring 0 代码了。为了保证我们添加的 CALLGATE 和 INT
GATE 永久性。可以在第一次安装时利用 SERVICE API 或 INF 文件设置成随
系统启动。不过此方法也有个缺陷，就是在第一次安装 CALLGATE 或 INTGATE
时仍然需要 ADMIN 权限。下面分别给出了添加 CALLGATE 与 INTGATE 的具体
代码。

  
   一、通过添加调用门实现

  为了可以让任意用户来调用我们的 CALLGATE 需要解决一个小问题。因为
需要知道 CALLGATE 的 SELECTOR 后才可以调用。而在 RING 3 下除了能
得到 GDT 的 BASE ADDRESS 和 LIMIT 外是无法访问 GDT 内容的。我本想
在 RING 0 把 SELECTOR 保存到文件里。在 RING 3 下读取出来再调用。
后经过跟 wowocock 探讨。他提出的思路是在 RING 0 下通过
ZwQuerySystemInformation 得到 NTDLL.DLL 的 MODULE BASE 然后根据
PE HEADER 中的空闲处存放 SELECTOR。这样在 RING 3 的任意用户模式下
就很容易得到了。在这里要特别感谢 wowocock。下面的代码为了演示
方便，用了在我机器上 GDT 中第一个空闲描述符的 SELECTOR 。


驱动程序：

/*****************************************************************
文件名        : WssAddCallGate.c
描述          : 添加调用门
作者          : sinister
最后修改日期  : 2002-11-02
*****************************************************************/

#include "ntddk.h"
#include "string.h"

#ifndef DWORD
#define DWORD unsigned int
#endif

#ifndef WORD
#define WORD unsigned short
#endif

#define LOWORD(l)           ((unsigned short)(unsigned int)(l))
#define HIWORD(l)           ((unsigned short)((((unsigned int)(l)) >> 16) & 0xFFFF))


typedef unsigned long    ULONG;
static NTSTATUS  MydrvDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp);
VOID DriverUnload (IN PDRIVER_OBJECT pDriverObject);

#pragma pack(push,1)


typedef struct tagGDTR{
    WORD    wLimit;
    DWORD   *dwBase;
}GDTR, *PGDTR;

typedef struct tagGDT_DESCRIPTOR{
    unsigned limit         : 16;
    unsigned baselo         : 16;
    unsigned basemid     : 8;
    unsigned type        : 4;
    unsigned system      : 1;
    unsigned dpl         : 2;
    unsigned present     : 1;
    unsigned limithi     : 4;
    unsigned available   : 1;
    unsigned zero        : 1;
    unsigned size        : 1;
    unsigned granularity : 1;
    unsigned basehi : 8;
}GDT_DESCRIPTOR, *PGDT_DESCRIPTOR;

typedef struct tagCALLGATE_DESCRIPTOR{
    unsigned short   offset_0_15;
    unsigned short   selector;
    unsigned char    param_count : 4;
    unsigned char    some_bits   : 4;
    unsigned char    type        : 4;
    unsigned char    app_system  : 1;
    unsigned char    dpl         : 2;
    unsigned char    present     : 1;
    unsigned short   offset_16_31;
} CALLGATE_DESCRIPTOR, *PCALLGATE_DESCRIPTOR;

#pragma pack(pop)

void __declspec(naked) Ring0Call()
{
    PHYSICAL_ADDRESS  PhyAdd;

    __asm {
        pushad
        pushfd
        cli
    }

     DbgPrint("WSS - My CallGate \n");

     //
     // 这里可以添加你想要执行的 ring 0 代码。
     //

    __asm {
       popfd
       popad
       retf
    }
}

VOID AddCallGate( ULONG FuncAddr )
{
    GDTR                    gdtr;
    PGDT_DESCRIPTOR         gdt;
    PCALLGATE_DESCRIPTOR    callgate;
    WORD                    wGDTIndex = 1;


    __asm {
        sgdt  gdtr                  // 得到 GDT 基地址与界限
    }

    gdt = (PGDT_DESCRIPTOR) ( gdtr.dwBase + 8 );  // 跳过空选择子

    while ( wGDTIndex < ( gdtr.wLimit / 8 ) )
    {
       if ( gdt->present == 0 )     //从 GDT 中找到空描述符
       {          
            callgate = (PCALLGATE_DESCRIPTOR)gdt;

            callgate->offset_0_15             = LOWORD(FuncAddr);
            callgate->selector         = 8;                     // 内核段选择子
            callgate->param_count             = 0;               // 参数复制数量
            callgate->some_bits         = 0;                    
            callgate->type             = 0xC;              // 386调用门
            callgate->app_system             = 0;                    // 系统描述符
            callgate->dpl             = 3;                    // RING 3 可调用
            callgate->present         = 1;                    // 设置存在位
            callgate->offset_16_31   = HIWORD(FuncAddr);
            DbgPrint("Add CallGate\n");

            return;
       }

       gdt ++;        
       wGDTIndex ++;
    }

}


// 驱动入口
NTSTATUS  DriverEntry( IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,  IN PUNICODE_STRING RegistryPath )
{
    
    UNICODE_STRING  nameString, linkString;
    PDEVICE_OBJECT  deviceObject;
    NTSTATUS        status;
    HANDLE          hHandle;
    int                i;
    

    //卸载驱动
    DriverObject->DriverUnload = DriverUnload;

    //建立设备
    RtlInitUnicodeString( &nameString, L"\\Device\\WssAddCallGate" );
    
    status = IoCreateDevice( DriverObject,
                             0,
                             &nameString,
                             FILE_DEVICE_UNKNOWN,
                             0,
                             TRUE,
                             &deviceObject
                           );
                          

    if (!NT_SUCCESS( status ))
        return status;
    

    RtlInitUnicodeString( &linkString, L"\\DosDevices\\WssAddCallGate" );

    status = IoCreateSymbolicLink (&linkString, &nameString);

    if (!NT_SUCCESS( status ))
    {
        IoDeleteDevice (DriverObject->DeviceObject);
        return status;
    }    
    
    AddCallGate((ULONG)Ring0Call);

    for ( i = 0; i < IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION; i++)    {

          DriverObject->MajorFunction[i] = MydrvDispatch;
    }

      DriverObject->DriverUnload = DriverUnload;
    
  return STATUS_SUCCESS;
}


//处理设备对象操作

static NTSTATUS MydrvDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp)
{
    Irp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;
    Irp->IoStatus.Information = 0L;
    IoCompleteRequest( Irp, 0 );
    return Irp->IoStatus.Status;
    
}



VOID DriverUnload (IN PDRIVER_OBJECT    pDriverObject)
{
    UNICODE_STRING  nameString;

    RtlInitUnicodeString( &nameString, L"\\DosDevices\\WssAddCallGate" );    
    IoDeleteSymbolicLink(&nameString);
    IoDeleteDevice(pDriverObject->DeviceObject);

    return;
}


应用程序：

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
    WORD farcall[3];

    farcall[0] = 0x0;
    farcall[1] = 0x0;
    farcall[2] = 0x4b;  //在我机器上，添加 CALLGATE 的选择子为 4BH

    _asm call fword ptr [farcall]


}


   二、通过添加中断门实现

  添加中断门没有什么需要解决的问题。直接在 RING 3 利用 int x
即可切换。想想系统调用 INT 2E 就很容易理解了。


/*****************************************************************
文件名        : WssMyInt.c
描述          : 添加中断门
作者          : sinister
最后修改日期  : 2002-11-02
*****************************************************************/

#include "ntddk.h"

#pragma pack(1)


typedef struct tagIDTR {
        short Limit;
        unsigned int Base;
}IDTR, *PIDTR;


typedef struct tagIDTENTRY {
        unsigned short OffsetLow;
        unsigned short Selector;
        unsigned char  Reserved;
        unsigned char  Type:4;
        unsigned char  Always0:1;
        unsigned char  Dpl:2;
        unsigned char  Present:1;
        unsigned short OffsetHigh;
} IDTENTRY, *PIDTENTRY;

#pragma pack()

#define MYINT 0x76

extern VOID _cdecl MyIntFunc();
CHAR   IDTBuffer[6];

IDTENTRY  OldIdt;
PIDTR idtr = (PIDTR)IDTBuffer;


static NTSTATUS  MydrvDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp);
VOID DriverUnload (IN PDRIVER_OBJECT pDriverObject);

// 我们得中断处理函数

VOID _cdecl MyIntFunc()
{
    PHYSICAL_ADDRESS  PhyAdd;
    unsigned int      dwCallNum;
    unsigned int      dwVAddr;

    _asm mov dwCallNum,eax

     //
     // 这里可以添加你想要执行的 ring 0 代码
     //

    switch ( dwCallNum )
    {
        case 0x01:        
             DbgPrint("MyIntGate eax = 0x01\n");
             break;

        case 0x02:
             DbgPrint("MyIntGate eax = 0x02\n");
             break;

        default:break;

    }


    _asm iretd; //中断返回
}

NTSTATUS AddMyInt()
{
    PIDTENTRY    Idt;

    //得到 IDTR 中得段界限与基地址
    _asm sidt IDTBuffer

    Idt = (PIDTENTRY)idtr->Base; //得到IDT表基地址

    //保存原有得 IDT
    RtlCopyMemory(&OldIdt, &Idt[MYINT], sizeof(OldIdt));


    //禁止中断
    _asm cli

    //设置 IDT 表各项添加我们得中断

    Idt[MYINT].OffsetLow   = (unsigned short)MyIntFunc;    //取中断处理函数低16位
    Idt[MYINT].Selector    = 8;                            //设置内核段选择子
    Idt[MYINT].Reserved    = 0;                            //系统保留
    Idt[MYINT].Type        = 0xE;                          //设置0xE表示是中断门
    Idt[MYINT].Always0     = 0;                            //系统保留必须为0
    Idt[MYINT].Dpl         = 3;                            //描述符权限，设置为允许 RING 3 进程调用
    Idt[MYINT].Present     = 1;                            //存在位设置为1表示有效
    Idt[MYINT].OffsetHigh  = (unsigned short)((unsigned int)MyIntFunc>>16); //取中断处理函数高16位

    //开中断
    _asm sti

    return STATUS_SUCCESS;
}


//删除中断

void RemoveMyInt()
{
    PIDTENTRY            Idt;
    Idt = (PIDTENTRY)idtr->Base;

    _asm cli
    //恢复 IDT
    RtlCopyMemory(&Idt[MYINT], &OldIdt, sizeof(OldIdt));
    _asm sti
}



// 驱动入口
NTSTATUS  DriverEntry( IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,  IN PUNICODE_STRING RegistryPath )
{
    
    UNICODE_STRING  nameString, linkString;
    //UNICODE_STRING  deviceString;
    PDEVICE_OBJECT  deviceObject;
    NTSTATUS        status;
    WCHAR           wBuffer[200];
    
    nameString.Buffer        = wBuffer;
    nameString.MaximumLength = 200;


    //卸载驱动
    DriverObject->DriverUnload = DriverUnload;

    //建立设备
    RtlInitUnicodeString( &nameString, L"\\Device\\WSSINT" );
    
    status = IoCreateDevice( DriverObject,
                             0,
                             &nameString,
                             FILE_DEVICE_UNKNOWN,
                             0,
                             TRUE,
                             &deviceObject
                           );
                          

    if (!NT_SUCCESS( status ))
        return status;
    
    RtlInitUnicodeString( &linkString, L"\\??\\WSSINT" );

    //使WIN32应用程序可见
    status = IoCreateSymbolicLink (&linkString, &nameString);

    if (!NT_SUCCESS( status ))
    {
        IoDeleteDevice (DriverObject->DeviceObject);
        return status;
    }    
    
    AddMyInt();

    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = MydrvDispatch;
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]  = MydrvDispatch;  
    
  return STATUS_SUCCESS;
}


static NTSTATUS MydrvDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp)
{
    NTSTATUS            status;
    
    UNREFERENCED_PARAMETER( DeviceObject );
    
    Irp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;
    Irp->IoStatus.Information = 0L;
    status = STATUS_SUCCESS;

    IoCompleteRequest( Irp, 0 );
    return status;
    
}



VOID DriverUnload (IN PDRIVER_OBJECT    pDriverObject)
{
    UNICODE_STRING  nameString;
    UNICODE_STRING  deviceString,driveString;
    NTSTATUS        ntStatus;

    RemoveMyInt();

    //删除WIN32可见
    IoDeleteSymbolicLink(&nameString);
    //删除设备
    IoDeleteDevice(pDriverObject->DeviceObject);

    return;
}

    今天看了MSDN上对Anders Hejsberg的专访,链接回来我会补上;此人现在是微软C#语言的首席架构师,另外一个身份是Borland公司的创立者之一.........他的观点对我很有启发:simplicity 即简单,如果你不能把你的技术在5分钟之内让一个不同领域的人明白的话,那么这个技术多半不会成功;虽然他自己是微软的雇员,但是他对微软提出的:COM、DNA、OLE、ACTIVEX都提出了严厉的批评:terrible 呵呵

    还有这个man在微软挖他的时候,年薪是300万美元...而他那个时候刚刚30出头??记不清楚了;这个man简直是我的偶像:做着自己喜欢的工作:这份工作不仅很有意义(各位如果明白compiler编译器对计算机软件行业的重要性的话),而且这份工作能让自己的亲人和家庭过上幸福的生活.....

    自己呢??

    第一个:关于时间,100天对我意味着什么? 除去节假日,它是一年的三分之一;如果还能工作30年,九十分之一;如果我还能活50年,那么这100天是1/150............时间,正在不知不觉中飞逝;

    第二个:关于金钱:从现在算起,如果我年薪10万RMB,满打满算再工作50年,才会有500万,按照现在的价格计算,如果想买一辆Audi A8需要不吃不喝攒10年.......什么时候金钱对于我来说只是一个数字而已呢:新出的Audi或者Alpha Romeo想都不用想就可以买呢? 现在才发现 自己从来都没有幻想过这种数量级的Money...

    当发现自己连对未来的憧憬(也许叫幻想更合适)都没有的时候,心中掠过一丝悲哀:这难道是成长的代价么? 这样不行, 我要好好规划自己的专业方向:DBer还是IT consultant还是 Reviewer还是 Developer还是...???我想机会总会有的!! 天生我材必有用呀

    写的有点意识流,对不起各位看官了.