Перехват функций ОС Windows API в пользовательском режиме. Интерфейсный модуль NTDLL.DLL.

Как известно, OC Windows NT целиком построена на системе DLL (динамически загружаемых библиотек). Система предоставляет приложениям сервисные API функции, с помощью которых оно может взаимодействовать с системой. Перехват API функций позволяет обойти многие ограничения системы и делать с ней практически что угодно.

API функции представляют и себя ничто иное, как функции в системных DLL. Любой процесс в системе обязательно имеет в своем адресном пространстве Ntdll.dll, где располагаются функции Native API - базовые функции низкоуровневой работы с системой, функции Kernel32.dll являются переходниками к более мощным функциям Ntdll, следовательно, целесообразно будет перехватывать именно функции Native API. Проблема в том, что Native API функции не документированы в SDK, но узнать модель их вызова можно дизассемблируя Kernel32.dll. Нельзя утверждать, что адреса функций в системных библиотеках не изменяются в зависимости от версии ОС, ее сборки либо даже конкретной ситуации. Это происходит из-за того, что предпочитаемая база образа библиотеки (dll preferred imagebase) является константой, которую можно изменять при компиляции. Более того, совсем не обязательно, что dll будет загружена именно по предпочитаемому адресу, - этого может не произойти в результате коллизии с другими модулями, динамически выделенной памятью и т.п. Поэтому статический импорт функций происходит по имени модуля и имени функции (либо ее номера - ординала), предоставляемой этим модулем. Загрузчик PE файла анализирует его таблицу импорта и определяет адреса функций, им импортируемых. В случае, если в таблице импорта указана библиотека, не присутствующая в контексте загружаемой программы, происходит ее отображение в требуемый контекст, настройка ее образа и ситуация рекурсивно повторяется. В результате в требуемом месте определенной секции PE файла (имеющей, как минимум, атрибуты "readable" и "initialized data") заполняется массив адресов импортируемых функций. В процессе работы каждый модуль обращается к своему массиву для определения точки входа в какую-либо функцию. Следовательно существуют два основных метода перехвата API вызовов: изменение точки входа в таблице импорта и изменение начальных байт самой функции (сплайсинг функции).

Изменение таблиц импорта:

Этот метод выглядит так. Определяется точка входа перехватываемой функции. Составляется список модулей, в настоящий момент загруженных в контекст требуемого процесса. Затем перебираются дескрипторы импорта этих модулей в поиске адресов перехватываемой функции. В случае совпадения этот адрес изменяется на адрес нашего обработчика.

К достоинствам данного метода можно отнести то, что код перехватываемой функции не изменяется, что обеспечивает корректную работу в многопоточном приложении.

Недостаток этого метода в том, что приложения могут сохранить адрес функции до перехвата, и затем вызывать её минуя обработчик. Также можно получить адрес функции используя GetProcAddress из Kernel32.dll. Из-за этого недостатка я считаю этот метод бесперспективным в применении и подробно рассматривать его не буду.

Сплайсинг функции:

Этот метод состоит в следующем: определяется адрес перехватываемой функции, и первые 5 байт её начала заменяются на длинный jmp переход по адресу обработчика перехвата.

Если необходимо вызывать перехватываемую функцию, то перед заменой необходимо сохранить её начальные байты и перед вызовом восстанавливать их.

Недостаток данного метода состоит в том, что если после восстановления начала функции произошло переключение контекста на другой поток приложения, то он сможет вызвать функцию минуя перехватчик. Этот недостаток можно устранить останавливая все побочные потоки приложения перед вызовом и запуская после вызова.