ReadProcessMemory函数的分析

ReadProcessMemory函数用于读取其他进程的数据。我们知道自远古时代结束后，user模式下的进程都有自己的地址空间，进程与进程间互不干扰，这叫私有财产神圣不可侵犯。但windows里还真就提供了那么一个机制，让你可以合法的获取别人的私有财产，这就是ReadProcessMemory和WriteProcessMemory。为什么一个进程居然可以访问另一个进程的地址空间呢？因为独立的只是低2G的用户态空间，高2G的内核态空间是所有进程共享的。一段执行中的线程进入内核态后，它可以拿到别人的cr3寄存器，用该cr3替换自己的cr3便完成了地址空间的转换。理论说明完毕，下面来看实现细节：gussing.cnblogs.com

BOOL
STDCALL
ReadProcessMemory(
HANDLE	hProcess,
LPCVOID	lpBaseAddress,
LPVOID	lpBuffer,
DWORD	nSize,
LPDWORD	lpNumberOfBytesRead
)
{

NTSTATUSStatus;

Status=NtReadVirtualMemory(hProcess,(PVOID)lpBaseAddress,lpBuffer,nSize,
(PULONG)lpNumberOfBytesRead
);

if(!NT_SUCCESS(Status))
{
SetLastErrorByStatus(Status);
returnFALSE;
}
returnTRUE;
}

这是用户态ReadProcessMemory的实现，它只做了一件事那就是调用NtReadVirtualMemory。NtReadVirtualMemory函数位于ntdll中，属于所谓的桩函数，

作用就是把用户态的函数调用翻译成相应的系统调用，进入内核态。内核中一般有一个相同名字的处理函数，接收到该类型的系统调用后做实际的工作。系统调用

的细节按下不表，让我们来看NtReadVirtualMemory到底在做什么事情：gussing.cnblogs.com

NTSTATUSSTDCALL
NtReadVirtualMemory(INHANDLEProcessHandle,
INPVOIDBaseAddress,
OUTPVOIDBuffer,
INULONGNumberOfBytesToRead,
OUTPULONGNumberOfBytesRead)
{
NTSTATUSStatus;
PMDLMdl;
PVOIDSystemAddress;
PEPROCESSProcess;

DPRINT("NtReadVirtualMemory(ProcessHandle%x,BaseAddress%x,"
"Buffer%x,NumberOfBytesToRead%d)\n",ProcessHandle,BaseAddress,
Buffer,NumberOfBytesToRead);

Status=ObReferenceObjectByHandle(ProcessHandle,
PROCESS_VM_WRITE,
NULL,
UserMode,
(PVOID*)(&Process),
NULL);

if(Status!=STATUS_SUCCESS)
{
return(Status);
}

ObReferenceObjectByHandle函数从代表目标进程的handle里获取EPROCESS类型的指针，存放在变量Process中。EPROCESS结构保存了能代表一个进程的

几乎所有关键数据，包括我们这里急需的cr3。gussing.cnblogs.com

struct_EPROCESS
{
/*Microkernelspecificprocessstate.*/
KPROCESSPcb;/*000*/

。。。/*其他*/

typedefstruct_KPROCESS
{
/*Soit'spossibletowaitfortheprocesstoterminate*/
DISPATCHER_HEADER	DispatcherHeader;/*000*/
/*
*Presumablyalistofprofileobjectsassociatedwiththisprocess,
*currentlyunused.
*/
LIST_ENTRYProfileListHead;/*010*/
/*
*Weusethefirstmemberofthisarraytoholdthephysicaladdressof
*thepagedirectoryforthisprocess.
*/
PHYSICAL_ADDRESSDirectoryTableBase;/*018这是cr3*/

。。。/*其他*/

接下来是从目标地址里创建一个MDL并将其锁定在主存里：gussing.cnblogs.com

Mdl=MmCreateMdl(NULL,
Buffer,
NumberOfBytesToRead);
MmProbeAndLockPages(Mdl,
UserMode,
IoWriteAccess);

为什么要创建这个MDL？等会儿再说。

然后是最关键的一步，当前线程要当逃兵，叛逃至目标进程里了。。。gussing.cnblogs.com

KeAttachProcess(Process);

执行完KeAttachProcess后，当前线程就成了Process进程所属的线程了，悲剧啊。怎么着咱们就被策反了呢？细节我们等下再看，让我们完成主逻辑先。gussing.cnblogs.com

SystemAddress=MmGetSystemAddressForMdl(Mdl);
memcpy(SystemAddress,BaseAddress,NumberOfBytesToRead);

KeDetachProcess();

if(Mdl->MappedSystemVa!=NULL)
{
MmUnmapLockedPages(Mdl->MappedSystemVa,Mdl);
}
MmUnlockPages(Mdl);
ExFreePool(Mdl);

ObDereferenceObject(Process);

*NumberOfBytesRead=NumberOfBytesToRead;
return(STATUS_SUCCESS);
}

attach到目标进程里之后，我们又从之前生成好的MDL里获取一个虚拟地址映射，然后执行memcpy操作。这下为什么要创建MDL的秘密就清楚了，假如我们直接这样

写memcpy：gussing.cnblogs.com

memcpy(Buffer,BaseAddress,NumberOfBytesToRead);

看着好像没什么问题，其实问题很大。Buffer所代表的地址应该是前一个进程空间里的，但现在确实新进程空间里的，根本不是一回事。我们费劲拷贝

过去的数据，其实位于错误的内存里，等KeDetachProcess执行完切回原来的进程空间后，这些数据就全丢了，找都没地方找去。所以我们应该先从Buffer里

生成一个MDL，切换进程完成后再从该MDL里反生成一个VirtualAddress，然后memcpy就可以正确的将数据拷贝到该去的地方了。

完成内存拷贝后，KeDetachProcess函数又将我们的线程从Process进程转回原来的进程，这下好，数据也偷到了，组织也回归了，原来这家伙是个间谍啊。。。

现在我们可以来看看KeAttachProcess函数到底做了什么事情了。核心行为很明确，那就是替换cr3，但是细节到底如何呢：gussing.cnblogs.com

VOIDSTDCALL
KeAttachProcess(PEPROCESSProcess)
{
KIRQLoldlvl;
PETHREADCurrentThread;
PULONGAttachedProcessPageDir;
ULONGPageDir;

DPRINT("KeAttachProcess(Process%x)\n",Process);

CurrentThread=PsGetCurrentThread();

if(CurrentThread->OldProcess!=NULL)
{
DbgPrint("Invalidattach(threadisalreadyattached)\n");
KEBUGCHECK(0);
}

KeRaiseIrql(DISPATCH_LEVEL,&oldlvl);

KiSwapApcEnvironment(&CurrentThread->Tcb,&Process->Pcb);

这里我们把当前的IRQL提升到了DPClevel，为的就是防止线程切换。然后调用KiSwapApcEnvironment把当前的apc队列也贴到目标进程里，按下不表。gussing.cnblogs.com

/*Thestackofthecurrentprocessmaybelocatedinapagewhichis
notpresentinthepagedirectoryoftheprocesswe'reattachingto.
Thatwouldleadtoapagefaultwhenthisfunctionreturns.However,
sincetheprocessorcan'tcallthepagefaulthandler'causeitcan't
pushEIPonthestack,thiswillshowupasastackfaultwhichwill
crashtheentiresystem.
Topreventthis,makesurethepagedirectoryoftheprocesswe're
attachingtoisup-to-date.*/

AttachedProcessPageDir=ExAllocatePageWithPhysPage(Process->Pcb.DirectoryTableBase);
MmUpdateStackPageDir(AttachedProcessPageDir,&CurrentThread->Tcb);
ExUnmapPage(AttachedProcessPageDir);

接下来如注释所说，Process->Pcb.DirectoryTableBase所代表的数据很有可能正在硬盘里的，物理如何也要保证它在内存里，因为函数返回时要做栈操作，

如果Process->Pcb.DirectoryTableBase在硬盘上，栈操作就会引起pagefault，而处理pagefault前又必须要pusheip，悲剧就要发生了。同样的，

stackbase和stacktop这两哥们也一定得在内存里，MmUpdateStackPageDir做的就是这个事情。gussing.cnblogs.com

CurrentThread->OldProcess=PsGetCurrentProcess();
CurrentThread->ThreadsProcess=Process;
PageDir=Process->Pcb.DirectoryTableBase.u.LowPart;
DPRINT("Switchingprocesscontextto%x\n",PageDir);
Ke386SetPageTableDirectory(PageDir);
KeLowerIrql(oldlvl);
}

最后做的事情就简单了，把当前线程的ThreadsProcess换成新的，再把当前的cr3换成Process->Pcb.DirectoryTableBase.u.LowPart。一番梳妆打扮后，

敌人就分不清咱的身份了。

至此为止，ReadProcessMemory函数分析完毕。个人觉得有几个细节是需要注意的：第一呢，lpBaseAddress和lpBuffer所在的进程空间是不同的。第二呢，

KeRaiseIrql和KeLowerIrql这两个函数一定要限制在进程空间切换的函数内，绝对不能把memcpy放在它们中间，因为KeRaiseIrql之后pagefault就没法处理

了，而memcpy不产生pagefault那是不可能的，想都不要想。