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内核APC&用户APC详解
内核APC&用户APC详解
0x01 内核APC ========== 线程切换 ---- ```c++ SwapContext 判断是否有内核APC KiSwapThread KiDeliverApc 执行内核APC函数 ``` 定位到`SwapContext`函数，然后查看`KernelApcPending`的值是否为空，不为空则跳转，这里只是进行判断，我们往上跟  然后回到`KiSwapContext`  再往上走得到`KiSwapThread`  这里判断后进行跳转  然后调用`KiDeliverApc`  系统调用、中断或者异常 ----------- 当要执行用户APC之前，先要执行内核APC，这里找到`KiServiceExit`，有一个比较检验`UserApcPending`的值是否有APC请求  然后调用`KiDeliverApc`  内核层APC执行 -------- ### KiDeliverApc 继续往里面跟，判断内核APC的链表是否为空，若不为空则跳转  ### NormalRoutine 跳转后判断`NormalRoutine`里面存储的是内核APC的地址还是APC的的总入口，然后再跳转  如果为空向下执行则会调用`KernelRoutine`对APC进行销毁  跳转过后执行真正的内核APC函数`NormalRoutine`  内核APC执行流程 --------- ```c++ KiDeliverApc函数执行流程 1) 判断第一个链表是否为空 2) 判断KTHREAD.ApcState.KernelApcInProgress是否为1 3) 判断是否禁用内核APC(KTHREAD.KernelApcDisable是否为1) 4) 将当前KAPC结构体从链表中摘除 5) 执行KAPC.KernelRoutine指定的函数 释放KAPC结构体占用的空间 6) 将KTHREAD.ApcState.KernelApcInProgress设置为1 标识正在执行内核APC 7) 执行真正的内核APC函数(KAPC.NormalRoutine) 8) 执行完毕 将KernelApcInProgress改为0 9) 循环 ``` 0x02 用户APC ========== 当产生系统调用、中断或者异常，线程在返回用户空间前都会调用`KiServiceExit`函数，在`KiServiceExit`会判断是否有要执行的用户APC，如果有则调用`KiDeliverApc`函数(第一个参数为1)进行处理。 处理用户APC要比内核APC复杂的多，因为，用户APC函数要在用户空间执行的，这里涉及到大量换栈的操作： 当线程从用户层进入内核层时，要保留原来的运行环境，比如各种寄存器，栈的位置等等 (`_Trap_Frame`)，然后切换成内核的堆栈，如果正常返回，恢复堆栈环境即可。 但如果有用户APC要执行的话，就意味着线程要提前返回到用户空间去执行，而且返回的位置不是线程进入内核时的位置，而是返回到其他的位置，每处理一个用户APC都会涉及到： > 内核-->用户空间-->再回到内核空间 KiDeliverApc ------------ ```c++ 1) 判断用户APC链表是否为空 2) 判断第一个参数是为1 3) 判断ApcState.UserApcPending是否为1 4) 将ApcState.UserApcPending设置为0 5) 链表操作 将当前APC从用户队列中拆除 6) 调用函数(KAPC.KernelRoutine)释放KAPC结构体内存空间 7) 调用KiInitializeUserApc函数 ``` 线程进0环时，原来的运行环境(寄存器栈顶等)保存到`_Trap_Frame`结构体中，如果要提前返回3环去处理用户APC，就必须要修改`_Trap_Frame`结构体： 比如：进0环时的位置存储在EIP中，现在要提前返回，而且返回的并不是原来的位置，那就意味着必须要修改EIP为新的返回位置。还有堆栈ESP,也要修改为处理APC需要的堆栈。那原来的值怎么办呢?处理完APC后该如何返回原来的位置呢? `KiInitializeUserApc`要做的第一件事就是备份： 将原来`_Trap_Frame`的值备份到一个新的结构体中(`CONTEXT`)，这个功能由其子函数`KeContextFromKframes`来完成，代码如下 首先判断参数是否为1，当参数为1的时候处理用户APC  然后进行一系列的操作  KiInitializeUserApc ------------------- 接着转到`KiInitializeUserApc`函数  将`CONTEXT`和`TrapFrame`传入`KeContextFromKframes`  这里接着往下看，这里得到C4  C4对应的`Esp`存储的是3环原来的栈顶  然后以4字节对齐将3环堆栈减去0x2DC个字节，这里是因为要将`CONTEXT`结构和KAPC的4个参数传给3环  原本三环的ESP如图所示  `CONTEXT`结构体的大小为0x2CC，KAPC的4个参数的大小为0x10，所以减去0x2DC  这一部分代码主要是将`CONTEXT`结构复制到3环的堆栈   当windows把`CONTEXT`结构复制到堆栈之后，准备用户层执行环境，首先修改SS、DS、ES、FS、GS和EFLAGS寄存器  然后修改esp到3环堆栈   KiUserApcDispatcher ------------------- 然后修改eip，这里永远返回一个固定的位置，但是这个位置在每次系统启动的时候都不相同，存放在3环的`ntdll`里的`KiUserApcDispatcher`参数里面  然后到ntdll里面定位到`KiUserApcDispatcher`，首先得到指向`CONTEXT`结构的指针，然后`pop eax`得到`NormalRoutine`结构，这里当APC是内核APC的时候存储的是真正的APC地址，当APC是用户APC的时候存储的是指向用户APC的总入口  当我们调用`QueueUserAPC`，并没有指定`NormalRoutine`结构，只指定了`NormalContext`和`SystemArgument1`，那么这个参数在`QueueUserAPC`内部指定，在`kernel32.dll`的`BaseDispatchAPC`，用来调用真正的用户APC函数  再继续往下跟，调用了`ZwContinue` ```c++ 1) 返回内核，如果还有用户APC，重复上面的执行过程。 2) 如果没有需要执行的用户APC，会将CONTEXT赋值给Trap_Frame结构体。就像从来没有修改过一样。ZwContinue后面的代码不会执行，线程从哪里进0环仍然会从哪里回去。 ```  使用`0x20`的调用号利用调用门回到0环  用户APC执行流程 --------- 总结： 1.内核APC在线程切换时执行，不需要换栈，比较简单，一个循环执行完毕。 2.用户APC在系统调用、中断或异常返回3环前会进行判断，如果有要执行的用户APC，再执行。 3.用户APC执行前会先执行内核APC。 
发表于 2022-06-13 10:05:48
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分类：
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