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windows消息机制详解
windows是一个消息驱动的系统，windows的消息提供了应用程序之间、应用程序与windows 系统之间进行通信的手段。要想深入理解windows，消息机制的知识是必不可少的。
0x00 前言 ======= windows是一个消息驱动的系统，windows的消息提供了应用程序之间、应用程序与windows 系统之间进行通信的手段。要想深入理解windows，消息机制的知识是必不可少的。 0x01 基础 ======= 进程接收来自于鼠标、键盘等其他消息都是通过消息队列进行传输的  常规模式下，有一个专用的进程来接收这些消息，然后再插入某个进程的消息队列，但是这样的话会涉及到频繁的进程间的通信，效率很差  windows为了解决这一问题，因为高2G的内核空间每个进程都是共用的，所以微软想到把消息的接收放到了0环，使用GUI线程 <1> 当线程刚创建的时候，都是普通线程，指向的是SSDT表 Thread.ServiceTable-> KeServiceDescriptorTable <2> 当线程第一次调用`Win32k.sys`时，会调用一个函数：`PsConvertToGuiThread`，我们知道在3环进0环的过程中会取得一个调用号，当调用号在100以下的时候，在`ntosknl.exe`里面，当调用号大于100则是图形处理函数，调用`Win32k.sys` 如果是一个GUI线程，`win32Thread`指向的就是`THREADINFO`结构，如果是普通线程，这里就是一个空指针 主要做几件事： a. 扩充内核栈，必须换成64KB的大内核栈，因为普通内核栈只有12KB大小。 b.创建一个包含消息队列的结构体，并挂到`KTHREAD`上。对应的就是`MessageQueue`属性 c.Thread.ServiceTable-> KeServiceDescriptorTableShadow，把`Thread.ServiceTable`指向SSDTShadow表，这个表既包含了SSDT表里面的函数，又包含了`win32k.sys`里面的图形函数 d.把需要的内存数据映射到本进程空间 总结： <1> 消息队列存储在0环,通过`KTHREAD.Win32Thread`可以找到 <2> 并不是所有线程都要消息队列，只有GUI线程才有消息队列 <3> 一个GUI线程对应1个消息队列 0x02 窗口与线程 ==========  我们知道创建windows窗口使用的是`CreateWindow`，而这个函数底层调用的是`CreateWindowExA`和`CreateWindowExW`，我们逆向分析一下`CreateWindowExW`  首先调用`CreateWindowEx`  然后调用`VerNtUserCreateWindowEx`  再调用`NtUserCreateWindowEx`  通过`NtUserCreateWindowEx`进入0环  windows窗口都在0环有一个结构体，就是`WINDOW_OBJECT`，`pti`即窗口对象指向的线程。一个线程可以对应多个窗口，但是在同一个程序里面多个窗口只能对应一个线程 总结 1、窗口是在0环创建的 2、窗口句柄是全局的 3、一个线程可以用多个窗口，但每个窗口只能属于一个线程 一个GUI线程只有一个消息队列，一个线程可以有很多个窗口，一个线程中所有的窗口共享同一个消息队列 消息的接收 -----  首先在3环创建窗口和窗口类的对象，对应0环的`_WINDOW_OBJECT`结构  消息队列的结构 ```c++ <1> SentMessagesListHead //接到SendMessage发来的消息 <2> PostedMessagesListHead //接到PostMessage发来的消息 <3> HardwareMessagesListHead //接到鼠标、键盘的消息 ``` 如果要取所有队列的消息，则第二个参数设置为NULL，后两个参数全部设置为0 GetMessage的主要功能：循环判断是否有该窗口的消息，如果有，将消息存储到MSG指定的结构，并将消息从列表中删除。 ```c++ GetMessage( LPMSG lpMsg, //返回从队列中摘下来的消息 HWND hWnd, //过滤条件一：发个这个窗口的消息 UNIT wMsgFilterMin, //过滤条件 UNIT wMsgFilterMax //过滤条件 ); ``` 使用`GetMessage()`获取信息，另外一个程序利用`SendMessage`发送给窗口，这里`GetMessage`会接收到消息并直接处理   NtUserGetMessage ---------------- `User32!GetMessage` 调用 `w32k!NtUserGetMessage` ```c++ do { //先判断SentMessagesListHead是否有消息 如果有处理掉 do { .... KeUserModeCallback(USER32_CALLBACK_WINDOWPROC, Arguments, ArgumentLength, &ResultPointer, &ResultLength); .... }while(SentMessagesListHead != NULL) //以此判断其他的6个队列，里面如果有消息 返回 没有继续 }while(其他队列!=NULL) ``` SendMessage/PostMessage ----------------------- `SendMessage`为同步，`PostMessage`为异步，`GetMessage`只处理第一个链表即`SentMessagesListHead`里面的消息 当一个程序利用`SendMessage`向另外一个程序发送消息时，另外一个程序会用`GetMessage`接收，这个过程`GetMessage`会在0环的`SentMessagesListHead`链表里面搜索是否存在`SendMessage`，如果存在`SendMessage`，`GetMessage`就会在两个程序的共享内存里面向发送消息的程序发送一个结果，在这个过程中，发送消息的程序是一直处于等待状态的，只有接收到返回的消息才会结束，这称为同步   如果利用`PostMessage`发送消息，处于第二个链表里面，`GetMessage`不会处理，而程序发完消息之后也会立即结束，不会有等待的过程，这成为异步，如果要处理，使用`DispatchMessage()`处理 ```c++ MSG msg; while(GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); } ```   0x03 消息的分发 ========== 这里如果只有`GetMessage`的话，关闭窗口是关闭不了的  DispatchMessage --------------- `User32!DispatchMessage` 调用 `w32k!NtUserDispatchMessage` <1> 根据窗口句柄找到窗口对象 <2> 根据窗口对象得到窗口过程函数，由0环发起调用 如果使用`DispatchMessage`分发消息，根据窗口句柄调用相关的窗口过程，即可关闭 因为很多个消息共用一个消息队列，所以通过`GetMessage`取出消息之后，需要用`DispatchMessage`进行消息的分发 `DispatchMessage`通过`GetMessage`取出的句柄，进入0环找到`Window_Object`对象，再找到对应的窗口过程调用  `TranslateMessage`是用来处理键盘输出的函数，定义一个函数 ```c++ case WM_CHAR: { sprintf(szBuffer, "Down : %c", wParam); MessageBox(hwnd, szBuffer, "", 0); return 0; } ```  这里如果不使用`TranslateMessage`，则没有`WM_CHAR`这个消息，需要自己定义`WM_KEYDOWN` ```c++ case WM_KEYDOWN: { sprintf(szBuffer, "Down : %d", wParam); MessageBox(hwnd, szBuffer, "", 0); return 0; } ```   消息有很多，但是不是每个消息都需要我们自己去处理，所以与我们无关的消息就使用windows提供的`DefWindowProc`让微软替我们处理即可  0x04 内核回调机制 =========== 窗口过程函数除了`GetMessage`和`DispatchMessage`能够调用，一些在0环的函数也能够直接进行调用。例如`CreateWindow`不向消息队列里面发送消息，而是直接调用3环提供的函数 这些消息类型可以被直接调用  这里对`WM_CREATE`进行修改，当创建成功的时候弹窗  这里并没有执行到`GetMessage`和`TranslateMessage`就弹窗，说明被`CreateWindow`调用0环函数，0环函数通过回调机制(`KeUserModeCallBack`)，再调用窗口过程函数  所以调用窗口过程只能是以下三种情况 ```c++ <1> GetMessage()在处理SentMessagesListHead中消息时 <2> DispatchMessage()在处理其他队列中的消息时 <3> 内核代码 ``` 1、从0环调用3环函数的几种方式： APC、异常、内核回调 2、凡是有窗口的程序就有可能0环直接调用3环的程序。回调机制中0环调用3环的的代码是函数：`KeUserModeCallback` 3、回到3环的落脚点： APC：`ntdll!KiUserApcDispatcher` 异常：`ntdll!KiUserExceptionDispatcher` KeUserModeCallback ------------------ `KeUserModeCallback`在0环对应`NtUserDispatchMessage`，调用`IntDispatchMessage`。通过`UserGetWindowObject`获得一个`Window_Object`类型，通过对象得到当前窗口的对应的窗口函数，然后调用`co_IntCallWindowProc` ```c++ NTSTATUS KeUserModeCallback ( IN ULONG ApiNumber, IN PVOID InputBuffer, IN ULONG InputLength, OUT PVOID *OutputBuffer, IN PULONG OutputLength` ); ``` 调用`KeUserModeCallback`，第一个值为索引，第二个值为窗口回调过程中所有有用的信息。第一个索引值， `KeUserModeCallback`函数的第一个参数就是索引，其实它是一个宏，有很多个对应的值 内核回调在3环的落脚点，有很多个地方，我们拿着索引去3环里面找回调函数地址表，如果索引为0，则取表里面的第一个函数，如果索引为1，则取表里面的第二个函数 > PEB+0x2C 回调函数地址表，由`user32.dll`提供 `KeUserModeCallback`的调用过程如下 ```c++ nt!KeUserModeCallback -> nt!KiCallUserMode -> nt!KiServiceExit -> ntdll!KiUserCallbackDispatcher -> 回调函数 -> int2B -> nt!KiCallbackReturn -> nt!KeUserModeCallback(调用后) ``` 在堆栈准备完毕后，调用`KiServiceExit`回到3环，它的着陆点是`KiUserCallbackDispatcher`，然后`KiUserCallbackDispatcher`从`PEB`中取出`KernelCallbackTable`的基址，再以`ApiIndex`作为索引在这个表中查找对应的回调函数并调用，调用完之后再`int2B`触发`nt!KiCallbackReturn`再次进入内核，修正堆栈后跳回`KeUserModeCallback`，完成调用。 这里打开一个exe，通过`fs:[0]`找到TEB  TEB的0x30偏移为PEB  PEB的0x2C偏移即为回调地址函数表  这里通过`KeUserModeCallback`的第一个值，即索引找到函数之后，这个函数再去调用窗口过程函数，窗口过程函数已经通过`Arguments`放在了堆栈里面 
发表于 2022-06-02 09:42:18
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