0xFFF – kernel mode SYSCALL

Hal hazırda yazdığım kernelin üzərində işləyirəm… Demək normal halda OS üzərində System call mexanizmini NT Kernel tərzində SSDT – SSDTS bənzəri etdim birinci fikirləşdim ki, standart IRQ (interrupt request) göndərərək –  Trap handler vasitəsi ilə (int 0x2e) birbaşa KiSystemService dispatcher çağırmaq ancaq sonra qərarımdan döndüm çünki SYSENTER/SYSEXIT instruction-larından istifadə etməyə qərar verdim və maraqlanmağa başladım.

SYSENTER/SYSEXIT Interrupt çoxluqundan qaçınmaq üçün hazırlanmış Syscall based instruction-dır.

NT architecture native api istifadə zamanı Zw və Nt prefixlərindən istifadə edir. Windows OS privilige level yoxlanılması üçün previous mode istifadə edir. Belə ki, previous mode dəyəri (user or kernel) hər dəfə trap handling icra edildiyində kernel `thread` içində  bunu saxlayır və daxil olan exception,trap,syscall imtiyaz səviyyəsini yoxlayır. Əgər system call kernel driver tərəfindən gəlirsə `probing` və `capturing` prosessləri ötülür. Həmçinin bu native APİ üçün interrupt və yaxud sysenter ehtiyyac yoxdur çünki CPU artıq doğru privilige level-dədir. NTDLL modulu tərəfindən NT və Zw prefixləri altında funksiyalar export edilir. Yalnız əgər birbaşa NtCreateFile (Native APİ) kernel mode address çağrılarsa previous mode bu əməliyyatı sonlandırar.

User mode application-lar NTDLL.LIB ilə `link` edildikdə System servis dispatcher vasitəsi ilə Kernel mode (context switching – mode transition) keçid edilir. Ümumiyyətlə NT kernel `System servic call stub` üçün ayrıca instruction `hardcode` əvəzinə bunu shared strukturada saxlayır (KUSER_SHARED_DATA).

_KUSER_SHARED_DATA+(0x300) offsetində yerləşir System servis çağırıcısı

0:001> dt ntdll!_KUSER_SHARED_DATA

+0x000 TickCountLowDeprecated : Uint4B

+0x004 TickCountMultiplier : Uint4B

+0x008 InterruptTime    : _KSYSTEM_TIME

[…]

+0x300 SystemCall       : Uint4B <========

+0x304 SystemCallReturn : Uint4B

+0x308 SystemCallPad    : [3] Uint8B

[…]

WINDOWS Əməliyyat sistemi üzərində bu Structure (_KUSER_SHARED_DATA) statik adrese sahibdir = 0x7FFE0000.

0: kd> u ntdll!NtReadFile

ntdll!NtReadFile:

77f761e8 b8b7000000       mov     eax,0xb7

77f761ed ba0003fe7f       mov     edx,0x7ffe0300 <=====

77f761f2 ffd2             call    edx

77f761f4 c22400           ret     0x24

lkd> u poi(0x7ffe0300)

ntdll!KiFastSystemCall:

770b64f0 8bd4            mov     edx,esp

770b64f2 0f34            sysenter <========

ntdll!KiFastSystemCallRet:

770b64f4 c3              ret

770b64f5 8da42400000000  lea     esp,[esp]

770b64fc 8d642400        lea     esp,[esp]

ntdll!KiIntSystemCall:

770b6500 8d542408        lea     edx,[esp+8]

770b6504 cd2e            int     2Eh

770b6506 c3              ret

Win7 üzərində system call dispatcher olaraq sysenter istifadə edildiyini gördük.
sysenter instruction-dan danışım: CPL = 0 (privilige level 0) olan system prosedurlarını və rutinlərini sürətli çağırışını təmin edir. Bu instruction CPL = 0 (privilige level 0) üzərində olan əməliyyat sistemi və yaxud icrad edici prosedurların CPL = 3 (privilige level 3) üzərində çalışdırmaq üçün maksimum performans təşkil edir.
SYSENTER instruction icra edilmədən öncə, proqram təminatı privilige level 0 (CPL 0) code segment və code entry point təyin etməlidir, və privilige level 0 stack segment və stack pointer təyin etmək gərəktir.

intel ref:

•IA32_SYSENTER_CS — Contains a 32-bit value, of which the lower 16 bits are the segment selector for the privilege level 0 code segment. This value is also used to compute the segment selector of the privilege level 0 stack segment.

•IA32_SYSENTER_EIP — Contains the 32-bit offset into the privilege level 0 code segment to the first instruction of the selected operating procedure or routine.

•IA32_SYSENTER_ESP — Contains the 32-bit stack pointer for the privilege level 0 stack.These MSRs can be read from and written to using RDMSR/WRMSR. Register addresses are listed in Table 4-17. The addresses are defined to remain fixed for future Intel 64 and IA-32 processors.

[öz hazırladıqım kernel üzərində İVT 0x2e qeyd etmişim vector onu ləğv edərək `MSR` register daxilində dispatcher funksiya adresini qeyd etdim.]

İnterrupt və yaxud Exception generasiya edildiyində, (context switching) prosessor maşının cari vəziyyətini kernel steki üzərində saxlayır ki, interrupt icra edildikdən sonra proqram axışı cari nöqtəyə qayıdaraq icra davam etsin. Əgər thread istifadəçi modunda çalışırsa, OS threadi kernel moda keçirtmək istərsə. O zaman OS kernel stekdə trap frame yaradaraq onun üzərinə cari thread vəziyyətini (thread state) qeyd edir.

lkd> dt nt!_ktrap_frame

+0x000 DbgEbp           : Uint4B

+0x004 DbgEip           : Uint4B

+0x008 DbgArgMark       : Uint4B

+0x00c DbgArgPointer    : Uint4B

+0x010 TempSegCs        : Uint2B

+0x012 Logging          : UChar

+0x013 Reserved         : UChar

+0x014 TempEsp          : Uint4B

+0x018 Dr0              : Uint4B

+0x01c Dr1              : Uint4B

+0x020 Dr2              : Uint4B

+0x024 Dr3              : Uint4B

+0x028 Dr6              : Uint4B

+0x02c Dr7              : Uint4B

+0x030 SegGs            : Uint4B

+0x034 SegEs            : Uint4B

+0x038 SegDs            : Uint4B

+0x03c Edx              : Uint4B

+0x040 Ecx              : Uint4B

+0x044 Eax              : Uint4B

+0x048 PreviousPreviousMode : Uint4B

+0x04c ExceptionList    : Ptr32 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD

+0x050 SegFs            : Uint4B

+0x054 Edi              : Uint4B

+0x058 Esi              : Uint4B

+0x05c Ebx              : Uint4B

+0x060 Ebp              : Uint4B

+0x064 ErrCode          : Uint4B

+0x068 Eip              : Uint4B

+0x06c SegCs            : Uint4B

+0x070 EFlags           : Uint4B

+0x074 HardwareEsp      : Uint4B

+0x078 HardwareSegSs    : Uint4B

+0x07c V86Es            : Uint4B

+0x080 V86Ds            : Uint4B

+0x084 V86Fs            : Uint4B

+0x088 V86Gs            : Uint4B
       
 

KiFastCallEntry iki əməliyyatı yerinə yetirir.
1. trap frame yaradaraq user moda döndükdə lazım olacaq bütün informasiyaları saxlayır.
2. `System service descriptor table` üzərində  sistem servis funksiyasını taparaq çağırır.
`MSR` (model-specific register) register dəyərinə baxaq.

IA32_SYSENTER_EIP (0x176) – The kernel’s EIP for SYSENTER. This is the address of your SYSENTER entry point.

0: kd> rdmsr 176msr[176] = 00000000`8053a270

0: kd> ln 8053a270

(8053a270)   nt!KiFastCallEntry   |  (8053a2fb)   nt!KiSystemService

nt!KiFastCallEntry:

b923000000      mov     ecx,23h

6a30            push    30h

0fa1            pop     fs

8ed9            mov     ds,cx

8ec1            mov     es,cx

648b0d40000000  mov     ecx,dword ptr fs:[40h]

8b6104          mov     esp,dword ptr [ecx+4]

6a23            push    23h

52              push    edx

9c              pushfd

6a02            push    2

83c208          add     edx,8

9d              popfd

804c240102      or      byte ptr [esp+1],2

6a1b            push    1Bh

ff350403dfff    push    dword ptr ds:[0FFDF0304h]

6a00            push    0

55              push    ebp

53              push    ebx

56              push    esi

57              push    edi

648b1d1c000000  mov     ebx,dword ptr fs:[1Ch]

6a3b            push    3Bh

8bb324010000    mov     esi,dword ptr [ebx+124h]

ff33            push    dword ptr [ebx]

c703ffffffff    mov     dword ptr [ebx],0FFFFFFFFh

8b6e28          mov     ebp,dword ptr [esi+28h]

6a01            push    1

83ec48          sub     esp,48h

81ed9c020000    sub     ebp,29Ch

c6863a01000001  mov     byte ptr [esi+13Ah],1

3bec            cmp     ebp,esp

7597            jne     nt!KiFastCallEntry2+0x49 (82e7a2fb)

 Super məlumat taparaq ingiliscəyə tərcümə etmişəm Azərbaycan dilində tərcümə çox çətin olduğundan.

// When a thread executes in kernel mode data segment selector is 23h

// When a thread executes in kernel mode, loaded in the FS register is to select the sub-30,

// Structure for addressing PCR 804de6f0 mov ecx, 23h

804de6f5 push 30h

804de6f7 pop fs

 // 23h-> ds; 23h-> es

804de6f9 mov ds, cx

804de6fb mov es, cx

 // Dword ptr fs: [40h] == dword ptr ds: [0FFDFF040h] {TSS}

// Dword ptr [ecx + 4] for the current thread’s kernel-mode stack pointer value 804de6fd mov ecx, dword ptr ds: [0FFDFF040h]

804de703 mov esp, dword ptr [ecx + 4]

 // ==========================================

// The current (the value of the registers before execution Sysenter) pushed onto the system stack context,

 // _KTRAP_FRAME.HardwareSegSs

804de706 push 23h

 // _KTRAP_FRAME.HardwareEsp

804de708 push edx

 // _KTRAP_FRAME.EFags

804de709 pushfd

804de70a push 2

804de70c add edx, 8

 // EFlags = 2

804de70f popfd

804de710 or byte ptr [esp + 1], 2

 // _KTRAP_FRAME.SegCs

804de715 push 1Bh

 // Ds: [0FFDF0304h] is SystemCallReturn (_KUser_Shared_Data)

// _KTRAP_FRAME.Eip

804de717 push dword ptr ds: [0FFDF0304h]

 //_KTRAP_FRAME.ErrorCode

804de71d push 0

 //_KTRAP_FRAME.Ebp

804de71f push ebp

 //_KTRAP_FRAME.Ebx

804de720 push ebx

 //_KTRAP_FRAME.Esi

804de721 push esi

 //_KTRAP_FRAME.Edi

804de722 push edi

//ebx<-_kpcr -="" .selfpcr804de723="" 0ffffffffh="" 124h="" 18h="" 1="" 3bh="" 804de729="" 804de72b="" 804de731="" 804de733="" 804de739="" 804de73c="" _ktrap_frame.segfs="" ds:="" dword="" ebp="" ebx="" esi="" esp="" h="" initialization="" initialstack="" list="" mov="" ptr="" push="" reviouspreviousmode="1" xceptionlist=""> _ KTRAP_FRAME

804de73e sub esp, 48h

 // Ebp -> _ KTRAP_FRAME

804de741 sub ebp, 29Ch

 // CurrentThread +124 = 1

804de747 mov byte ptr [esi + 140h], 1

 // Compare 804de74e cmp ebp, esp

// Not equal, the occurrence of abnormal 804de750 jne nt! KiFastCallEntry2 + 0x24 (804de6c8)

 // _KTRAP_FRAME.Dr7 = 0

804de756 and dword ptr [ebp + 2Ch], 0

 // [Esi + 2Ch] is KTHREAD.DebugActive current thread // debug flag is not equal to 0xFF indicates debugging?

804de75a test byte ptr [esi + 2Ch], 0FFh

804de75e mov dword ptr [esi + 134h], ebp

804de764 jne nt! Dr_FastCallDrSave (804de5b0)

// Ebx = _KTRAP_FRAME.Ebp804de76a mov ebx, dword ptr [ebp + 60h]

 // Edi = _KTRAP_FRAME.EIP

804de76d mov edi, dword ptr [ebp + 68h]

 // _KTRAP_FRAME.DbgArgPointer

804de770 mov dword ptr [ebp + 0Ch], edx

 // _KTRAP_FRAME.DbgArgPointer = DbgArgMark

804de773 mov dword ptr [ebp + 8], 0BADB0D00h

 //_KTRAP_FRAME.DbgEbp

804de77a mov dword ptr [ebp], ebx

 //_KTRAP_FRAME.DbgEip = _KTRAP_FRAME.EIP

804de77d mov dword ptr [ebp + 4], edi

// ==================================
       
 

Doğru System Descriptor Table tapmaq üçün KiFastCallEntry daxilində bəzi hesablama əməliyyatları aparılır.

mov ecx,23h

mov ds,cx //load the new ds

mov ebx,dword ptr ds:[0FFDFF01Ch] //EBX=KPCR.SelfPcr, ie, KPCR itself

mov esi,dword ptr [ebx+124h] //ESI=KTHREAD

mov edi,eax //EDI=system service number

shr edi,8

mov ecx, edi ; ecx now has the actual index for the SSDT

and edi,30h //EDI=SSDT index

add edi,dword ptr [esi+0E0h] //EDI=SSDT

mov edi,dword ptr [edi] //EDI=SSDT->ServiceTableBase

mov ebx,dword ptr [edi+eax*4] //EBX=service function address

Kernel Process Control Block təqdim edirəm.

typedef struct _KPCR

{

union

{

NT_TIB NtTib;

struct

{

PEXCEPTION_REGISTRATION_RECORD Used_ExceptionList;

PVOID Used_StackBase;

PVOID Spare2;

PVOID TssCopy;

ULONG ContextSwitches;

ULONG SetMemberCopy;

PVOID Used_Self;

};

};

PKPCR SelfPcr;

PKPRCB Prcb;

UCHAR Irql;

ULONG IRR;

ULONG IrrActive;

ULONG IDR;

PVOID KdVersionBlock;

PKIDTENTRY IDT;

PKGDTENTRY GDT;

PKTSS TSS;

WORD MajorVersion;

WORD MinorVersion;

ULONG SetMember;

ULONG StallScaleFactor;

UCHAR SpareUnused;

UCHAR Number;

UCHAR Spare0;

UCHAR SecondLevelCacheAssociativity;

ULONG VdmAlert;

ULONG KernelReserved[14];

ULONG SecondLevelCacheSize;

ULONG HalReserved[16];

ULONG InterruptMode;

UCHAR Spare1;

ULONG KernelReserved2[17];

KPRCB PrcbData;

} KPCR, *PKPCR;
       
 

on  = typedef struct _KTHREAD

PVOID ServiceTable;
e.g

mov eax,0x102

102 – ci sistem servis nömrəsinə məxsus funksiya = NtReadFile

lkd> ln poi(KiServiceTable + 102 * 4)

(82193023)   nt!NtReadFile

32 bit register üzərindəki (eax) sistem servis nömrəsi bu parçalardan ibarətdir:

bit 0-11: sistem servis nömrəsi çağırış üçün

bit 12-13: service descriptor table üçün istifadə edilir

bit 13-31: istifadə edilmir

Keçək dəfə mövzuda bəhs etmişdim Win iki System Descriptor Table istifadə etdiyindən.

KeServiceDescriptorTableShadow

——————————
KeServiceDescriptorTable

sistem servis nömrələrdindən 0x0-0xFFF aralıqında bütün nömrələr KeServiceDescriptorTable indexləri  olaraq istifadə edilir.

0x1000-0x1FFF aralıqları isə KeServiceDescriptorTableShadow indexləri olaraq istifadə edilir.

SSN(SYSTEM SERVİCE NUMBER) – SSDT (System Descriptor Table)

eax = 0x100F

mov edi,eax //EDI=system service number

shr edi,8 // edi>>0x8 = 10h = shifting rulezzz

and 0x10,0x30 = (0x10)d = (10000)b & (110000)b = (10000)b = (0x10)d

nt!KiFastCallEntry+0xaf:82e7a3af 83f910          cmp     ecx,10h

82e7a3b2 751a            jne     nt!KiFastCallEntry+0xce (82e7a3ce) 

Burada check edir SSDT table yoxsa Shadow Table olduğunu.
ecx = 10 olarsa Shadow Table qeyd edilir əks halda SSDT regular table qeyd edilir.