驱动开发：内核解析PE结构导出表
在笔者的上一篇文章《驱动开发：内核特征码扫描PE代码段》中LyShark带大家通过封装好的LySharkToolsUtilKernelBase函数实现了动态获取内核模块基址，并通过ntimage.h头文件中提供的系列函数解析了指定内核模块的PE节表参数，本章将继续延申这个话题，实现对PE文件导出表的解析任务，导出表无法动态获取，解析导出表则必须读入内核模块到内存才可继续解析，所以我们需要分两步走，首先读入内核磁盘文件到内存，然后再通过ntimage.h中的系列函数解析即可。
当PE文件执行时Windows装载器将文件装入内存并将导入表中登记的DLL文件一并装入，再根据DLL文件中函数的导出信息对可执行文件的导入表(IAT)进行修正。导出函数在DLL文件中，导出信息被保存在导出表，导出表就是记载着动态链接库的一些导出信息。通过导出表，DLL文件可以向系统提供导出函数的名称、序号和入口地址等信息，以便Windows装载器能够通过这些信息来完成动态链接的整个过程。
导出函数存储在PE文件的导出表里，导出表的位置存放在PE文件头中的数据目录表中，与导出表对应的项目是数据目录中的首个IMAGE_DATA_DIRECTORY结构，从这个结构的VirtualAddress字段得到的就是导出表的RVA值，导出表同样可以使用函数名或序号这两种方法导出函数。
导出表的起始位置有一个IMAGE_EXPORT_DIRECTORY结构，与导入表中有多个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR结构不同，导出表只有一个IMAGE_EXPORT_DIRECTORY结构，该结构定义如下：
typedef struct _IMAGE_EXPORT_DIRECTORY {
DWORD Characteristics;
DWORD TimeDateStamp; // 文件的产生时刻
WORD MajorVersion;
WORD MinorVersion;
DWORD Name; // 指向文件名的RVA
DWORD Base; // 导出函数的起始序号
DWORD NumberOfFunctions; // 导出函数总数
DWORD NumberOfNames; // 以名称导出函数的总数
DWORD AddressOfFunctions; // 导出函数地址表的RVA
DWORD AddressOfNames; // 函数名称地址表的RVA
DWORD AddressOfNameOrdinals; // 函数名序号表的RVA
} IMAGE_EXPORT_DIRECTORY, *PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY;
上面的_IMAGE_EXPORT_DIRECTORY 结构如果总结成一张图，如下所示：
在上图中最左侧AddressOfNames结构成员指向了一个数组，数组里保存着一组RVA，每个RVA指向一个字符串即导出的函数名，与这个函数名对应的是AddressOfNameOrdinals中的结构成员，该对应项存储的正是函数的唯一编号并与AddressOfFunctions结构成员相关联，形成了一个导出链式结构体。
获取导出函数地址时，先在AddressOfNames中找到对应的名字MyFunc1，该函数在AddressOfNames中是第1项，然后从AddressOfNameOrdinals中取出第1项的值这里是1，然后就可以通过导出函数的序号AddressOfFunctions[1]取出函数的入口RVA，然后通过RVA加上模块基址便是第一个导出函数的地址，向后每次相加导出函数偏移即可依次遍历出所有的导出函数地址。
其解析过程与应用层基本保持一致，如果不懂应用层如何解析也可以去看我以前写过的《PE格式：手写PE结构解析工具》里面具体详细的分析了解析流程。
首先使用InitializeObjectAttributes()打开文件，打开后可获取到该文件的句柄，InitializeObjectAttributes宏初始化一个OBJECT_ATTRIBUTES结构体, 当一个例程打开对象时由此结构体指定目标对象的属性，此函数的微软定义如下；
VOID InitializeObjectAttributes(
[out] POBJECT_ATTRIBUTES p, // 权限
[in] PUNICODE_STRING n, // 文件名
[in] ULONG a, // 输出文件
[in] HANDLE r, // 权限
[in, optional] PSECURITY_DESCRIPTOR s // 0
);
当权限句柄被初始化后则即调用ZwOpenFile()打开一个文件使用权限FILE_SHARE_READ打开，打开文件函数微软定义如下；
NTSYSAPI NTSTATUS ZwOpenFile(
[out] PHANDLE FileHandle, // 返回打开文件的句柄
[in] ACCESS_MASK DesiredAccess, // 打开的权限，一般设为GENERIC_ALL。
[in] POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes, // OBJECT_ATTRIBUTES结构
[out] PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock, // 指向一个结构体的指针。该结构体指明打开文件的状态。
[in] ULONG ShareAccess, // 共享的权限。可以是FILE_SHARE_READ 或者 FILE_SHARE_WRITE。
[in] ULONG OpenOptions // 打开选项，一般设为 FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT。
);
接着文件被打开后，我们还需要调用ZwCreateSection()该函数的作用是创建一个Section节对象，并以PE结构中的SectionALignment大小对齐映射文件，其微软定义如下；
NTSYSAPI NTSTATUS ZwCreateSection(
[out] PHANDLE SectionHandle, // 指向 HANDLE 变量的指针，该变量接收 section 对象的句柄。
[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, optional] POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes, // 指向 OBJECT_ATTRIBUTES 结构的指针，该结构指定对象名称和其他属性。
[in, optional] PLARGE_INTEGER MaximumSize, // 指定节的最大大小（以字节为单位）。
[in] ULONG SectionPageProtection, // 指定要在 节中的每个页面上放置的保护。
[in] ULONG AllocationAttributes, // 指定确定节的分配属性的SEC_XXX 标志的位掩码。
[in, optional] HANDLE FileHandle // （可选）指定打开的文件对象的句柄。
);
最后读取导出表就要将一个磁盘中的文件映射到内存中，内存映射核心文件时ZwMapViewOfSection()该系列函数在应用层名叫MapViewOfSection()只是一个是内核层一个应用层，这两个函数参数传递基本一致，以ZwMapViewOfSection为例，其微软定义如下；
NTSYSAPI NTSTATUS ZwMapViewOfSection(
[in] HANDLE SectionHandle, // 接收一个节对象
[in] HANDLE ProcessHandle, // 进程句柄,此处使用NtCurrentProcess()获取自身句柄
[in, out] PVOID *BaseAddress, // 指定填充地址
[in] ULONG_PTR ZeroBits, // 0
[in] SIZE_T CommitSize, // 每次提交大小 1024
[in, out, optional] PLARGE_INTEGER SectionOffset, // 0
[in, out] PSIZE_T ViewSize, // 浏览大小
[in] SECTION_INHERIT InheritDisposition, // ViewShare
[in] ULONG AllocationType, // 分配类型 MEM_TOP_DOWN
[in] ULONG Win32Protect // 权限 PAGE_READWRITE(读写)
);
将如上函数研究明白那么代码就变得很容易了，首先InitializeObjectAttributes设置文件权限与属性，然后调用ZwOpenFile打开文件，接着调用ZwCreateSection创建节对象，最后调用ZwMapViewOfSection将磁盘文件映射到内存，这段代码实现起来很简单，完整案例如下所示；
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#include <ntifs.h>
#include <ntimage.h>
#include <ntstrsafe.h>
// 内存映射文件
NTSTATUS KernelMapFile(UNICODE_STRING FileName, HANDLE *phFile, HANDLE *phSection, PVOID *ppBaseAddress)
{
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
HANDLE hFile = NULL;
HANDLE hSection = NULL;
OBJECT_ATTRIBUTES objectAttr = { 0 };
IO_STATUS_BLOCK iosb = { 0 };
PVOID pBaseAddress = NULL;
SIZE_T viewSize = 0;
// 设置文件权限
InitializeObjectAttributes(&objectAttr, &FileName, OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE, NULL, NULL);
// 打开文件
status = ZwOpenFile(&hFile, GENERIC_READ, &objectAttr, &iosb, FILE_SHARE_READ, FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT);
if (!NT_SUCCESS(status))
{
return status;
}
// 创建节对象
status = ZwCreateSection(&hSection, SECTION_MAP_READ | SECTION_MAP_WRITE, NULL, 0, PAGE_READWRITE, 0x1000000, hFile);
if (!NT_SUCCESS(status))
{
ZwClose(hFile);
return status;
}
// 映射到内存
status = ZwMapViewOfSection(hSection, NtCurrentProcess(), &pBaseAddress, 0, 1024, 0, &viewSize, ViewShare, MEM_TOP_DOWN, PAGE_READWRITE);
if (!NT_SUCCESS(status))
{
ZwClose(hSection);
ZwClose(hFile);
return status;
}
// 返回数据
*phFile = hFile;
*phSection = hSection;
*ppBaseAddress = pBaseAddress;
return status;
}
VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
DbgPrint("驱动卸载 \n");
}
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
DbgPrint("hello lyshark.com \n");
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
HANDLE hFile = NULL;
HANDLE hSection = NULL;
PVOID pBaseAddress = NULL;
UNICODE_STRING FileName = {0};
// 初始化字符串
RtlInitUnicodeString(&FileName, L"\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntoskrnl.exe");
// 内存映射文件
status = KernelMapFile(FileName, &hFile, &hSection, &pBaseAddress);
if (NT_SUCCESS(status))
{
DbgPrint("读取内存地址 = %p \n", pBaseAddress);
}
Driver->DriverUnload = UnDriver;
return STATUS_SUCCESS;
}
运行这段程序，即可读取到ntoskrnl.exe磁盘所在文件的内存映像基地址，效果如下所示；
如上代码读入了ntoskrnl.exe文件，接下来就是解析导出表，首先将pBaseAddress解析为PIMAGE_DOS_HEADER获取DOS头，并在DOS头中寻找PIMAGE_NT_HEADERS头，接着在NTHeader头中得到数据目录表，此处指向的就是导出表PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY通过pExportTable->NumberOfNames可得到导出表的数量，通过(PUCHAR)pDosHeader + pExportTable->AddressOfNames得到导出表的地址，依次循环读取即可得到完整的导出表。
// 署名权
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NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
DbgPrint("hello lyshark.com \n");
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
HANDLE hFile = NULL;
HANDLE hSection = NULL;
PVOID pBaseAddress = NULL;
UNICODE_STRING FileName = { 0 };
LONG FunctionIndex = 0;
// 初始化字符串
RtlInitUnicodeString(&FileName, L"\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntoskrnl.exe");
// 内存映射文件
status = KernelMapFile(FileName, &hFile, &hSection, &pBaseAddress);
if (NT_SUCCESS(status))
{
DbgPrint("[LyShark] 读取内存地址 = %p \n", pBaseAddress);
}
// Dos 头
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pBaseAddress;
// NT 头
PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = (PIMAGE_NT_HEADERS)((PUCHAR)pDosHeader + pDosHeader->e_lfanew);
// 导出表
PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY pExportTable = (PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY)((PUCHAR)pDosHeader + pNtHeaders->OptionalHeader.DataDirectory[0].VirtualAddress);
// 有名称的导出函数个数
ULONG ulNumberOfNames = pExportTable->NumberOfNames;
DbgPrint("[LyShark.com] 导出函数个数: %d \n\n", ulNumberOfNames);
// 导出函数名称地址表
PULONG lpNameArray = (PULONG)((PUCHAR)pDosHeader + pExportTable->AddressOfNames);
PCHAR lpName = NULL;
// 开始遍历导出表(输出ulNumberOfNames导出函数)
for (ULONG i = 0; i < ulNumberOfNames; i++)
{
lpName = (PCHAR)((PUCHAR)pDosHeader + lpNameArray[i]);
// 获取导出函数地址
USHORT uHint = *(USHORT *)((PUCHAR)pDosHeader + pExportTable->AddressOfNameOrdinals + 2 * i);
ULONG ulFuncAddr = *(PULONG)((PUCHAR)pDosHeader + pExportTable->AddressOfFunctions + 4 * uHint);
PVOID lpFuncAddr = (PVOID)((PUCHAR)pDosHeader + ulFuncAddr);
// 获取SSDT函数Index
FunctionIndex = *(ULONG *)((PUCHAR)lpFuncAddr + 4);
DbgPrint("序号: [ %d ] | Hint: %d | 地址: %p | 函数名: %s \n", i, uHint, lpFuncAddr, lpName);
}
// 释放指针
ZwUnmapViewOfSection(NtCurrentProcess(), pBaseAddress);
ZwClose(hSection);
ZwClose(hFile);
Driver->DriverUnload = UnDriver;
return STATUS_SUCCESS;
}
代码运行后即可获取到当前ntoskrnl.exe程序中的所有导出函数，输出效果如下所示；
- SSDT表通常会解析
\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntoskrnl.exe - SSSDT表通常会解析
\\??\\C:\\Windows\\System32\\win32k.sys
根据上方的函数流程将其封装为GetAddressFromFunction()用户传入DllFileName指定的PE文件，以及需要读取的pszFunctionName函数名，即可输出该函数的导出地址。
// 署名权
// right to sign one's name on a piece of work
// PowerBy: LyShark
// Email: me@lyshark.com
// 寻找指定函数得到内存地址
ULONG64 GetAddressFromFunction(UNICODE_STRING DllFileName, PCHAR pszFunctionName)
{
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
HANDLE hFile = NULL;
HANDLE hSection = NULL;
PVOID pBaseAddress = NULL;
// 内存映射文件
status = KernelMapFile(DllFileName, &hFile, &hSection, &pBaseAddress);
if (!NT_SUCCESS(status))
{
return 0;
}
PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pBaseAddress;
PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeaders = (PIMAGE_NT_HEADERS)((PUCHAR)pDosHeader + pDosHeader->e_lfanew);
PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY pExportTable = (PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY)((PUCHAR)pDosHeader + pNtHeaders->OptionalHeader.DataDirectory[0].VirtualAddress);
ULONG ulNumberOfNames = pExportTable->NumberOfNames;
PULONG lpNameArray = (PULONG)((PUCHAR)pDosHeader + pExportTable->AddressOfNames);
PCHAR lpName = NULL;
for (ULONG i = 0; i < ulNumberOfNames; i++)
{
lpName = (PCHAR)((PUCHAR)pDosHeader + lpNameArray[i]);
USHORT uHint = *(USHORT *)((PUCHAR)pDosHeader + pExportTable->AddressOfNameOrdinals + 2 * i);
ULONG ulFuncAddr = *(PULONG)((PUCHAR)pDosHeader + pExportTable->AddressOfFunctions + 4 * uHint);
PVOID lpFuncAddr = (PVOID)((PUCHAR)pDosHeader + ulFuncAddr);
if (_strnicmp(pszFunctionName, lpName, strlen(pszFunctionName)) == 0)
{
ZwUnmapViewOfSection(NtCurrentProcess(), pBaseAddress);
ZwClose(hSection);
ZwClose(hFile);
return (ULONG64)lpFuncAddr;
}
}
ZwUnmapViewOfSection(NtCurrentProcess(), pBaseAddress);
ZwClose(hSection);
ZwClose(hFile);
return 0;
}
VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
DbgPrint("驱动卸载 \n");
}
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
DbgPrint("hello lyshark.com \n");
UNICODE_STRING FileName = { 0 };
ULONG64 FunctionAddress = 0;
// 初始化字符串
RtlInitUnicodeString(&FileName, L"\\??\\C:\\Windows\\System32\\ntdll.dll");
// 取函数内存地址
FunctionAddress = GetAddressFromFunction(FileName, "ZwQueryVirtualMemory");
DbgPrint("ZwQueryVirtualMemory内存地址 = %p \n", FunctionAddress);
Driver->DriverUnload = UnDriver;
return STATUS_SUCCESS;
}
如上程序所示，当运行后即可获取到ntdll.dll模块内ZwQueryVirtualMemory的导出地址，输出效果如下所示；
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