两种异常(CPU异常用户模拟异常)的收集

Posted 2021-02-22 onetrainee

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两种异常(CPU异常、用户模拟异常)的收集

 文章的核心：异常收集的是什么？（TrapFrame与ExceptionRecord）；如何收集异常？（看文章）。

 

1. 异常的分类

　　① CPU指令异常 （比如除零异常） CPU运行检测到；

　　② 用户模拟异常 （throw 1）

　　其在收集是存在不同，但在派发时和处理时是完全相同的，下面我们就来分析一下其存在的不同。

 

2. CPU指令异常 - 除零异常（分析）

　　1）Trap00函数分析

　　　　除零异常会引发中断，其执行 Trap00 函数，该函数逆向分析如下，我们在三环进零环时，已经学习过一个_TrapFrame结构，其本质也是填写该结构。

　　　　注意，我们应该清楚，TrapFrame结构不只是三环进零环使用，而是只要走IDT表都要使用该结构，其是通过TrapFrame怎么返回，至于从三环还是零环进来这不重要。

　　　　其分析情况如下图，Trap00总结做已下事情：

　　　　① 保存TrapFrame基本的信息；

　　　　② 检查DebugActive是否存在调试器，若存在调试器，则保存Dr相关寄存器；

　　　　③ 判断来自内核或三环，来确定其错误号(0xc0000094/0xc0000095)；

　　　　④ 其最后有三次机会走CommonDispatchException函数。

　　　　

　　2) CommonDispatchException 异常记录函数分析

　　　　该函数就是生成ExceptionRecord这个结构体，填写完成，然后调用nt!KiDispatchException进行下一步分析（三环的模拟异常直接在三环形成，然后拷贝到零环）。

　　　　我们要知道ExceptionRecord的作用：存储了异常码、异常属性、异常记录（链表，多次出现异常时记录）、异常发生地址、异常有关参数。

　　　　其中该函数的重要一点：其ExceptionFlags置为0，我们之后关注KiDispatchException如何处理的。

　　　　

 

3.用户模拟异常分析

　　像thorw 1 这种引发的是用户模拟异常，我们下面就来分析一下如下代码：

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    throw 11;
    
    return 0;
}

　　9:        throw 11;
　　00401028   mov         dword ptr [ebp-4],0Bh
　　0040102F   push        offset __TI1H (00423580)
　　00401034   lea         eax,[ebp-4]
　　00401037   push        eax
　　00401038   call        __CxxThrowException@8 (004011e0)

　　1）CxxThrowException反汇编分析

　　　　如下是CxxThrowException函数的反汇编，该函数需要两个参数，一个是我们模拟的代码，另外一个是ExceptionList，我们下面详细分析该段代码的执行流程：

　　　　004011E0   push        ebp
　　　　004011E1   mov         ebp,esp
　　　　004011E3   sub         esp,20h
　　　　004011E6   push        esi
　　　　004011E7   push        edi
　　　　004011E8   mov         ecx,8
　　　　004011ED   mov         esi,offset string "The value of ESP was not properl"...+0E0h (00422118)
　　　　004011F2   lea         edi,[ebp-20h]
　　　　004011F5   rep movs    dword ptr [edi],dword ptr [esi]
　　　　// 复制一段结构体
　　　　004011F7   mov         eax,dword ptr [ebp+8]
　　　　004011FA   mov         dword ptr [ebp-8],eax
　　　　004011FD   mov         ecx,dword ptr [ebp+0Ch]
　　　　00401200   mov         dword ptr [ebp-4],ecx
　　　　// 传入参数
　　　　00401203   lea         edx,[ebp-0Ch]
　　　　00401206   push        edx  // 参数指针
　　　　00401207   mov         eax,dword ptr [ebp-10h]
　　　　0040120A   push        eax // 参数个数
　　　　0040120B   mov         ecx,dword ptr [ebp-1Ch]
　　　　0040120E   push        ecx // 异常标志位
　　　　0040120F   mov         edx,dword ptr [ebp-20h]
　　　　00401212   push        edx  // 异常码
　　　　00401213   call        dword ptr [__imp__RaiseException@16 (0042a154)]

　　　　该代码所做的事情如下：

　　　　① 先从内存中拷贝一段0x20字节的固定结构体到堆栈中;

　　　　② 将ExceptionList也拷贝到堆栈中（该结构体内部）;

　　　　③ 传入有关参数调用RaiseException函数。

　　　　可能光看比较抽象，下面画出其详细的栈帧图就知道了，注意，ThrowCode虽然从用户代码传入进来，但分析其函数并没有用到，而是直接调用一段固定的异常码。

　　　　而&ThrowCode以及异常链被作为其参数存储，这样通过分析就可以轻易找到其ThrowCode值，其作为参考之后来处理SEH。

　　　　　　

 　　2）kernel32!RaiseException函数分析

　　　　前面分析过，其CxxThrowException函数调用该函数，该函数的本质就是生成一个ExceptionRecord结构体，

　　　　我们之前分析过，如果是CPU指令异常，其在CommonDispatchException函数中生成该结构体；

　　　　函数分析如下，该过程比较好理解，注意其触发异常的地址标记为该地址，并不是ThrowCode的地址，这个是你要明确的，后续在将异常处理时这里用到SEH异常，我们再继续分析

　　　　

 　　3）ntdll!RtlRaiseException函数分析

　　　　该函数分析如下，其在三环进入零环前在堆栈中保存了一个_CONTEXT结构体，我们之前在用户APC分析过，返回三环时要在零环向三环堆栈中写入一个CONTEXT用于保存。

　　　　来自用户层的异常我们确定其必须返回，，则就进零环之前就直接在三环中预先保存了一个_CONTEXT结构体，至于其如何使用，我们在异常的处理中会详细分析到。

　　　　这里我们要关注CONTEXT几个比较重要的点：eip与esp，因为其是程序的重要落脚点，发现其是该函数的返回地址与上一个函数的堆栈图（本质就是kernel!RaiseException调用时的现场）。

　　　　

 　　4）nt!RtlRaiseException函数分析分析

　　　　上面我们经过分析ntdll!RtlRaiseException，发现其调用ZwRaiseException函数进内核，其对应nt!NtRaiseException函数，其分析如下图

　　　　该函数如下所示，其中值得注意的一点是：KThread.TrapFrame保存着TrapFrame.ebx,进零环时，mov edx,esp，其esp保存着call的返回地址，即ebx保存着三环栈顶，也是三环的返回地址。

　　　　这是这里一个比较重要的细节，你是一定要明确的。

　　　　

 　　5）nt!KiRaiseException函数分析

　　　　我们之前在三环生成了ExceptionRecord与Context，但是我们要在零环使用，其如何使用的呢？

　　　　分析了这个函数你就会明白，其在nt!KiRaiseException函数中调用完成的两者的复制，之后将Context转换为TrapFrame其KiDispatchException要使用。

　　　　之前我们存在一个疑问，为什么不能使用三环进零环的一个TrapFrame而非得从三环拿过来一个Context转换？

　　　　猜想：因为该TrapFrame必须是异常现场的TrapFrame，而CPU中断直接调用IDT异常表很容易保存，但是用户模拟的必须是从三环到零环的，其TrapFrame是关于系统调用的。

　　　　　　因此必须调用ntdll!RtlRaiseException三环保存的Context，这是直接记录异常现场的，这样你就能很好理解其中的逻辑。　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　

4. 总结

　　到此为止，我们分析过上面两种异常的收集流程，其最终都会流向nt!KiDispatchException函数，下面一张图简单汇总，如果看详情，直接回去看有关函数，都说的很详细。

　　我们要知道异常收集的是什么-ExceptionRecord以及TrapFrame，怎么收集的？按上面来分析即可。

　　

 

 

5.通过异常来进行三环与零环通信的思路

　　对于异常，我们存在一种思路，即通过除零异常触发，然后hook除零异常，接收到消息，然后读取全局变量或者节区。

　　我们将数据存储在全局变量或者存放在一个专门的PE节区中，我们在Hook的除零异常代码中读取，然后执行，这样就很好理解了。

　　之后我们会通过这个猜想来实现我们的代码。