驱动开发：内核解析PE结构导出表

发表于 2023-06-04 更新于 2023-07-04 分类于《Windows 内核安全编程技术实践》

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。

在笔者的上一篇文章《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。

PE结构（Portable Executable Structure）是Windows操作系统用于执行可执行文件和动态链接库（DLL）的标准格式。导出表（Export Table）是PE结构中的一个部分，它记录了一个DLL中所有可供外部调用的函数和变量。

导出表通常位于PE结构的数据目录中。它包含两个重要的表格：导出名称表格和导出地址表格。导出名称表格列出了DLL中所有导出函数和变量的名称，而导出地址表格列出了这些函数和变量的内存地址。

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;

其中，Name字段指向了该DLL的名称字符串，Base字段为该DLL的加载基地址，NumberOfFunctions和NumberOfNames分别表示导出函数和变量的数量，AddressOfFunctions、AddressOfNames和AddressOfNameOrdinals则是三个表格的地址。

总的来说，导出表是DLL中非常重要的一个部分，它提供了一种方便的方法，使其他程序可以调用DLL中的函数和变量。

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；

#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。

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。

// 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；