入侵Windows揭秘 平台内核级文件访问

背景

　　在windows平台下，应用程序通常使用API函数来进行文件访问，创建，打开，读写文件。从kernel32的CreateFile/ReadFile/WriteFile函数，到本地系统服务，再到FileSystem及其FilterDriver，经历了很多层次。在每个层次上，都存在着安全防护软件，病毒或者后门作监视或者过滤的机会。作为安全产品开发者，我们需要比别人走得更远，因此我们需要一个底层的“windows平台内核级文件访问”的方法来确保我们能够看到正确的干净的文件系统。

　　直接访问FSD的内核级别文件访问

　　FSD(FileSystemDriver)层是文件API函数经过本地系统服务层(native API)最后到达的驱动层次。如果我们可以模仿操作系统，在我们自己的驱动程序里直接向FSD发送IRP，就可以绕过那些native API 和win32 API了，也就可以绕过设置在这些层次上面的API钩子等监控措施。

　　文件的Create和Open

　　文件的Create和Open可以通过发送IRP_MJ_CREATE给FSD，或者调用IoCreateFile函数来完成。Create和Open的区别实际上在于IoCreateFile/IRP_MJ_CREATE的一个参数Disposition的取值。

　　通过发送IRP_MJ_CREATE给FSD的方法与此类似，可以参考IFSDDK document的IRP_MJ_CREATE说明。不同于上面方法的是需要自己创建一个FILE_OBJECT，好于上面方法的是这种方法不需要一个HANDLE，HANDLE是线程依赖的,FileObject则是线程无关。

　　文件的Read和Write

　　我们通过给FSD发送IRP_MJ_READ来读取文件，给FSD发送IRP_MJ_WRITE来改写文件。

　　如果我们是通过一个HANDLE来执行(如使用IoCreateFile打开的文件)，就要先用ObReferenceObjectByHandle函数来获得这个Handle对应的FileObject。我们只能给FileObject发送IRP。

　　之后我们使用IoAllocateIrp分配一个IRP。根据FileObject->DeviceObject->Flags的值，我们判断目标文件系统使用什么样的IO方式。

　　对每种不同的IO方式使用不同的地址传递方式。随后我们填充IRP内的各个参数域，就可以发送IRP了。

　　接着要考虑如果IRP不能及时完成，会异步的返回的情况，我们安装一个CompletionRoutine，在CompletionRoutine里面设置一个事件为已激活，通知我们的主线程读取或者写入操作已经完成。

　　现在可以发送IRP了。如果不采取特殊的措施的话，IRP发送目标是FileObject对应的DeviceObject。发送后，等待IRP的完成并且释放资源，返回。

　　文件的Delete

　　Delete实际上是通过向FSD发送IRP_MJ_SET_INFORMATION的IRP，并把IrpSp->Parameters.SetFile.FileInformationClass设置为FileDispositionInformation，用一个FILE_DISPOSITION_INFORMATION结构填充buffer来执行的。

　　文件的Rename

　　类似于Delete，Rename是向FSD发送IRP_MJ_SET_INFORMATION的IRP，把IrpSp->Parameters.SetFile.FileInformationClass设置为FileRenameInformation，填充buffer为FILE_RENAME_INFORMATION结构。

　　综上，于是我们可以在驱动里面通过发送IRP来直接访问文件系统了，绕过了native API 和win32 API层次。

　　绕过文件系统过滤驱动和钩子

　　有了以上的内容，我们目前可以直接给FSD发送请求操作文件。但是这还不够，因为有很多的杀毒软件或者监视工具使用FSD Filter Driver或者FSD Hook的办法来监控文件操作

　　对付文件系统过滤驱动

　　文件系统过滤驱动Attach在正常的文件系统之上，监视和过滤我们的文件访问。文件系统驱动栈就是由这一连串的Attach起来的过滤驱动组成。我们可以用IoGetRelatedDeviceObject这个函数来获得一个FileObject对应的最底层的那个功能驱动对象(FDO)。但是这样虽然绕过了那些过滤驱动，却同时也绕过了正常的FSD如Ntfs/Fastfat，因为正常的FSD也是作为一个过滤驱动存在的。磁盘文件对象的对应的最底层的FDO是Ftdisk.sys，它已经因为过于底层而不能处理我们投递的IRP请求。

　　其实正常的FSD信息存储在一个Vpb结构中，我们可以使用IoGetBaseFileSystemDeviceObject这个未公开的内核函数来得到它。它就是我们发送IRP的目标了。

　　对付替换DispatchRoutine的FSD Hook

　　这是一种常用的FSD Hook方式。我们需要得到原本的DispatchRoutine，向原本的DispatchRoutine发送我们的IRP。这里提供一个思路：我们可以读取原本FSD驱动的.INIT段或者.TEXT段，查找其DriverEntry函数，在它的DriverEntry函数中肯定设置了自己的DriverObject的各个DispatchRoutine。在这个函数中我们就能找到我们想要的DispatchRoutine的地址。只需要使用特征码搜索的方法就可以搜索到这个值。

　　对付Inline Hook DispatchRoutine函数本身的FSD Hook

　　这种Hook方法比较狠毒，但不是非常常见于安全产品中，一般应用在木马和rootkit上，比如我自己写的rootkit。它没有更改DriverObject里面的DispatchRoutine的函数指针，而是向函数开头写入汇编指令的JMP来跳转函数。对付它的基本思路就是读取存在磁盘上的FSD的文件，加载到内存一份干净的备份，察看我们要调用的DispatchRoutine开头的几个字节和这个干净备份是否一致。如果不一致，尤其是存在JMP,RET,INT3一类的汇编指令的时候，很可能就是存在了Inline Hook。（但要充分考虑重定位的情况。）如果存在Inline Hook，我们就把干净的函数开头拷贝过来覆盖掉被感染的函数头。然后在发送IRP，就不会被Inline Hook监视或篡改了