关于Winnt/2k IDT的一些思考(续)

韩冰

文章内容：
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: E: \7 D# e5 T作者：suxm < suxm@nsfocus.com >
主页：http://www.nsfocus.com
日期：2001-09-10

<<接上期>>
3 h9 ]2 Y1 K7 r4 _6 z
IDT是定义硬件中断映射的表，当硬件中断发生的时候，CPU会直接把控制权交到IDT的相应ISR中去运行，根本不去关心是否有Kernel Interrupt Object(CPU根本不知道Kernel Interrupt Object是什么)。

[ 读者小强：啊？？？！！！想不到Interrupt Object这么不重要？？？那Interrupt Object在中断发生的过程中扮演着什么角色呢？]
呵呵，别忙，Interrupt Object还是很重要的。当你调用IoConnectInterrupt()的时候，Kernel会构造Interrupt Object. 然后Kernel把Interrupt Object的地址放到IDT的相应表项中。这就是说，当中断发生的时候，CPU会把控制权交到IDT相应表项所对应的ISR中，而这个ISR，就 是Interrupt Object中的代码。现在明白了吧？我们可以这样理解，中断发生的时候，相应的Interrupt Object被调用。
下面我们将要演练一下如何在NT下hook系统中断，以使读者对以上基础知识理解得更加深刻。
在开始激动人心的练习之前，我们有必要再强调一下上面的几个概念：Trap/Interrupt gate描述符、IDTR、Interrupt Object。
4 f- u, X, n% g7 N通过sidt这条汇编指令，可以获得IDTR的内容，由此，可以得到IDT的Base Address（基址）和Limit（最大的长度限制）。一旦得到IDT 的Base Address，我们就可以找到想要hook的中断号，然后@#@!$!@$@#$@#%$^$……，对不起，刚才晕倒了，太激动了。然后，我们改变 那个我们想要替换的IDT表项的Code Segment Selector和Offset，当然，别忘了备份好被替换的Code Segment Selector和Offset。并要确保新 的中断处理函数能正常调用原来的中断处理函数（这就相当于把新的中断处理函数插在了原中断处理函数之前，但是不影响原中断处理函 数的使用）。
[ 读者小强：什么是IDT表项的Code Segment Selector和Offset呀？]
0 O) R+ c/ A2 x! K[ suxm: 去看看上一期月刊的图1 ]
8 o' E6 `: J* T- y( W下面这些代码出自《Undocumented WindowsNT》，实现上述“搜索IDT、替换并备份IDT表项”的功能。
% E1 v4 J6 p7 p' Q9 L5 g
% o( P5 ?8 i+ T- X$ H7 O/* 在Winnt和Win2k下，RTC时钟中断被映射到IDT的第0x38项 */
#define HOOKINT 0x38
; F! V, k0 y3 q1 l8 wNTSTATUS DriverSpecificInitialization( )
{
4 X& \; [2 H$ C" Y& OPIdtEntry_t IdtEntry;
extern PServiceDescriptorTableEntry_t KeServiceDescriptorTable;

" I9 F' A, O' T4 Y% Y( r* bNumberOfServices = KeServiceDescriptorTable->NumberOfServices;
3 ^! A; U! Y1 Z& V; H8 M0 ]ServiceCounterTableSize = (NumberOfServices+1)*sizeof(int);
ServiceCounterTable = ExAllocatePool(PagedPool, ServiceCounterTableSize);
8 @5 M) ~* p2 u3 K7 A
/* 有必要检查一下，有时候内存不足会导致ExAllocatePool返回NULL */
/ U8 Y2 D) _! n9 Gif (!ServiceCounterTable)
return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;

2 Q2 G3 C1 k1 K4 bmemset(ServiceCounterTable, 0, ServiceCounterTableSize);
*ServiceCounterTable=NumberOfServices;

/* 获得IDTR Register 的Base Address和Limit*/
1 A5 m/ ?/ o  p. M, S_asm sidt buffer
IdtEntry=(PIdtEntry_t)Idtr->Base;

/* HOOKINT就是我们想要hook的中断号
$ o! A' m, L) _9 ?- F% Z8 W这条语句的作用是找到我们要hook的IDT表项，然后备份原来的内容*/
8 Z6 H1 N# U. {# b% q1 AOldHandler = ((unsigned int)IdtEntry[HOOKINT].OffsetHigh<<16U)|
6 B7 @8 \' k; i! \) @  x, B(IdtEntry[HOOKINT].OffsetLow);

/* 在IDT表项的相应位置写入新的中断处理函数的地址
用新的中断处理函数替换原中断处理函数 */
_asm cli /* 这里注意，因为中断说不准会在这时候发生，所以要先diable中断 */
IdtEntry[HOOKINT].OffsetLow = (unsigned short)NewHandler;
2 I' [2 E4 u2 O( |IdtEntry[HOOKINT].OffsetHigh = (unsigned short)((unsigned int)NewHandler>16);
/ s9 G" v2 p+ Z' y( t0 r& X" _- D$ k_asm sti /* Enable中断请求 */
$ }2 ^1 A; q1 ]3 _5 W5 u
5 K) E/ m8 K! a' K: _# E0 @return STATUS_SUCCESS;
" G5 C0 S% H! h9 n# q5 c8 E7 ~}
- l; f) E+ G% r0 L. e3 V
上面是对IDT表项进行hook，我们只是修改了相应表项的Code Segment Offset。经过替换后，新的中断处理函数与原中断处理函数的“性 质相似”，即表项中其余的字段相同。如果读者对这句话不理解，那就请看IDT表项的数据结构。
typedef struct InterruptGate
{
unsigned short OffsetLow;
- A2 d3 x  ^2 b4 [unsigned short Selector;
unsigned char Reserved;
6 V( y; D$ m+ M/ sunsigned char SegmentType;
3 G+ S- p2 _' y: \  gunsigned char SystemSegmentFlag;
unsigned char Dpl;
unsigned char Present;
unsigned short OffsetHigh;
} InterruptGate_t;
8 f: I1 U1 g$ w) V, M+ c
( g3 v: O* m: a, Z: {- D, }' s在上面的例子中，OffsetLow和OffsetHigh被改写了，从而hook了中断。让我们思考这样一个问题：如果IDT的相应表项没有内容呢，也就 是说，如果我们想让IDT的空表项指向我们的中断处理函数，又该怎么办呢？

- l, ^1 y4 ^7 r[ 读者小强：Winnt和2K的IDT中有空表项吗？]
是的，比如说，在Winnt下，IDT表项的第22h---29h就是空表项。 这就是说我们可以给Winnt加入新的中断。但是，这里有了新的难度， 我们必须认真理解和填写上面数据结构InterruptGate中的所有字段。
下面这些代码出自《Undocumented WindowsNT》，实现上述“搜索IDT、填写IDT表项所有字段”的功能。
/ X4 j8 j- c9 J+ ~) Y$ I5 KNTSTATUS AddInterrupt()
4 ?* p, D1 I+ }/ v{
PIdtEntry_t IdtEntry;

/* 获得IDTR Register 的Base Address和Limit*/
* w, |, P9 R* u  d_asm sidt buffer
5 V' d7 ^# K* N4 x8 IIdtEntry=(PIdtEntry_t)Idtr->Base;
if((IdtEntry[ADDINT].OffsetLow!=0)||(IdtEntry[ADDINT].OffsetHigh!=0))
return STATUS_UNSUCCESSFUL;
* T& j$ e# P9 ~3 f( S6 @
% K  n  ?* H5 ^$ d" I_asm cli
5 C+ R" p+ S; D+ o+ v8 V3 W4 V& U* u
/* 填写IDT表项的所有字段，使新的IDT表项指向我们的中断处理函数 */
IdtEntry[ADDINT].OffsetLow=(unsigned short)InterruptHandler;
% B6 E; r* x$ C) P0 i# |IdtEntry[ADDINT].Selector=8;
IdtEntry[ADDINT].Reserved=0;
IdtEntry[ADDINT].Type=0xE;
IdtEntry[ADDINT].Always0=0;
IdtEntry[ADDINT].Dpl=3;
( C% u- L, P  J, r2 CIdtEntry[ADDINT].Present=1;
( ?3 }. O- E. a  qIdtEntry[ADDINT].OffsetHigh=
. m0 u) d- V) V- L9 {) R! V(unsigned short)((unsigned int) InterruptHandler>16);
_asm sti
) o0 T, P# y6 r2 f" t/ Q7 J
return STATUS_SUCCESS;
( w) K6 @" a% ]$ }0 u" G}
9 }9 R0 m& ?2 ~9 ?8 ?, s! p
/ d( H/ ~6 m6 V# ~让我们就上面的代码提一些问题。
Q: 上面的代码IdtEntry[ADDINT].Selector=8; 这是怎么回事？
A：按Ctrl+D进到Softice里，你会发现，所以的system代码，都存在于一个段中。这
个段的名称就是8（CS=8）。

' C/ p- a0 n& e7 R; oQ: 上面的代码IdtEntry[ADDINT].Dpl=3; 这是怎么回事？
A：问得好，小强。这说明，这个中断可以在应用程序中，通过int xxx的形式触发。因为
应用程序的DPL=3，所以，可以直接触发这个中断。
7 }  u% M/ ?& a+ k+ s8 i; g
Q: 上面的代码IdtEntry[ADDINT].Type=0xE; 这是怎么回事？
A：按Ctrl+D进到Softice里，然后敲入指令idt。输出如下
:idt
% r% ?& L% B) aInt Type Sel:Offset Attributes Symbol/Owner
: W  @, p  u- D' O; nIDTbase=80036400 Limit=07FF
0000 IntG32 0008:80465946 DPL=0 P ntoskrnl!Kei386EoiHelper+0590
0001 IntG32 0008:80465A96 DPL=3 P ntoskrnl!Kei386EoiHelper+06E0
……
可见，0xE表示IntG32。
' b* w/ h/ {7 i( X
终于快到下课的时间了，让我再多说几句好吗？
- M% Q! G% F- a" f4 }! J6 `" {& |通过对Winnt/2k IDT的分析，我们对IDT有了一些基本认识。上面介绍的通过修改IDT来hook中断的方法，是很危险的。笔者强烈建议读 者尽量通过Winnt/2k DDK官方资料提供的API来实现hook中断的功能。