------- 软件调试——挫败 QQ.exe 的内核模式保护机制 -------

2022-10-16 14:00:43

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QQ 是一款热门的即时通信（IM）类工具，在安装时刻会向系统分区的 \..\windows\system32\drivers 路径下生成两个驱动程序文件：

QQProtect.sys 与 QQFrmMgr.sys ，前者是 QQProtect.exe（QQ 安全防护进程，又称 Q 盾）的内核模式组件；后者是一种过滤型驱动。

同时还会向注册表位置 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\services\ 创建对应名称的键，其中有重要的两个子键控制这两个驱动的加载

方式：“type”与“start”——对于 QQProtect.sys ，其键值分别为 1 和 2，这意味着由 services.exe（服务控制管理器）自动将 QQProtect.sys 载入内核

空间；对于 QQFrmMgr.sys，其键值分别为 1 和 1，这意味着在内核初始化期间，由 ntoskrnl.exe 将 QQFrmMgr.sys 载入内核空间，就加载

的顺序而言，QQFrmMgr.sys 早于 QQProtect.sys ，如下图所示：

尽管这两个驱动并非 Rootkit 或者恶意软件，但它们确实会 hook 系统服务调度表/Shadow、在 System 进程中注入内核线程、注

册一些通知回调。。。。

所以也算是更改了系统的一些关键数据结构来进行非正当活动。

本文探讨如何使用内核调试器 WinDbg.exe 来检查诸如此类为保护 QQ 进程而采取的内核空间手段，然后把系统还原至“干净”状态。

测试环境是两台真实的计算机（双机物理调试）——运行 Windows 7 的宿主机（调试机），以及运行 Windows 8.1 的目标机（被调试机，已安装了 QQ）

两者通过以太网线连接进行调试。

注意，通过以太网线执行双机物理调试时，对调试机的网卡无特殊要求；但是被调试机的网卡必须被 Debugging Tools for Windows 所支持（亦即 Kd.exe

与 WinDbg.exe），而且被调试机上的操作系统版本需要是 windows 8 或者更后面的版本；调试机上的操作系统需要是 windows xp 或更后面的版本。

使用以太网调试的一大好处就是，通信介质获取方便——相较于老旧的串口线（RS-232）以及主板上基本被淘汰的 COM 模块而言，Cat5 标准以上的

网络线随便在电脑城就能买到，而且主板上绝不可能没有网络接口卡使用的 RJ-45 端口。。。。想必以太网调试一定会成为日后的标准！

另一方面，我也实施了物理-虚拟机调试，虚拟机作为被调试机，其上运行 Windows 7，这样不但能够对比出，QQ 驱动针对不同内核版本

（Windows 7 是内核版本 6.1 ；Windows 8.1 是内核版本 6.3）所表现出来的逻辑差异，还能够明确 QQ 驱动是否采取了“反虚拟机”技术，并且揭示它在

真实机器上的行为！

因此下面的调试过程中，所有与真实机器上不同的结果我都会另行说明。在开始之前，来过目一下我配置的双机物理调试参数：

 cd "d:\Windows Kits\10\Debuggers\x86" && d: && windbg.exe -n -v -logo d:\networking_physical_host-target_debugging.txt -y SRV*E:\windows8_1_retail_symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols -k net:port=60111,key=shayi.1983.gmail.com

其中，

❶ 我将 Windows Kits 驱动开发工具包安装到了“d:\Windows Kits”目录下；

❷ 输出调试信息到指定的日志文件；

❸ 指定微软的符号服务器 URL，这样调试器就可以通过 HTTP GET 请求，按需从服务器下载并解析特定内核模块中的函数符号；

❹ 以及预先存储在本地的符号文件（可以从 MSDN 站点下载，整个 MSI 封装的符号包大小约为五、六百 MB）所在路径；

（注意，宿主机上内核版本的不同导致需要分别下载对应的符号文件，并指定为调试参数）

❺ 指定通过以太网调试（net），宿主机上开启调试端口为 UDP 的 60111；

❻ 最后的 key 可以任意指定，但其中的 4 个子域之间需要用点号分隔开。

关于目标机上的对应配置，请各位参见 MSDN 文档，这里就不再赘述。

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首先在 Windows 8.1 目标机上通过 Process Explorer 浏览到 System 进程中的系统线程，其中有一个 QQ 内核线程是由

QQFrmMgr.sys 创建的，该线程的启动地址距离所属模块被载入基址的偏移量为 0x5e34 ：

我们的目标是结束该线程的执行，通常的做法是用系统内置的 APC（异步过程调用）机制来实现。APC 就是运行在特定线程上下文

中的例程。

从编程角度来讲，调用 KeInitializeApc() 初始化一个 nt!_KAPC 结构，并将其关联到该 QQ 内核线程的 nt!_KTHREAD 结构，设定

该 APC 例程回调为 PspExitThread()；然后利用 KeInsertQueueApc() 通过这个 nt!_KTHREAD 结构来排入该 QQ 内核线程的

APC 队列，如此一来，当该 APC 被交付时，就会在该 QQ 内核线程的执行上下文中调用 PspExitThread()，从而终止掉该 QQ 内

核线程。

而在调试环境下，没有对应的内核 API 可用，所以我们必须手工构造 APC、指定回调函数、关联线程、以及排入队列，如下步骤所

示：

第一步：查询 System 进程的 nt!_EPROCESS 结构地址；

第二步：定位到其中的线程双向链表头部，然后开始遍历这个链表中的每一个 nt!_ETHREAD 结构，找出那些启动地址位于

QQFrmMgr.sys 模块空间内的线程：

相应的 WinDbg 命令如下：

 !list "-t nt!_LIST_ENTRY.FLink -e -x \"r @$t3=@$extret-@$t1;

 r @$t4= @$t3+@$t2;

 r @$t5=poi(@$t4);

 .if(@@((unsigned long)@$t5>(unsigned long)0x82000000 && (unsigned long)@$t5<(unsigned long)0x82017b00)){r @$t3;dt -b nt!_ETHREAD Cid. @$t3; dds @$t4 l1;};

 \" 8565e5c0+@$t0"

第三步：手工构建一个 nt!_KAPC 结构，指定回调函数、关联线程、以及排入队列：

（3-1）：查询 QQFrmMgr.sys 模块内部的 section 信息，注意到其中的 .data section 后紧接 INIT section：

从上图可知，.data section 起始 RVA 为 11800，大小 3C80，结束 RVA 为 15480，这刚好是 INIT section 的起始 RVA。

INIT section 的属性中，“Discardable”与“Execute Read Write”完美匹配了手工构建 APC 需要的写属性，以及回调函数需要

的执行属性，所以它是理想的目标 section。

（3-2）：从 INIT section 起始地址初始化 0x200 字节内存，此块区域用于 nt!_KAPC 结构和回调函数（nt!_KAPC 的

KernelRoutine 字段）。如下图所示，

我们在地址处构造的回调函数调用 PspExitThread() 来结束当前线程的运行；然后在地址处构造一个

nt!_KAPC 结构；

 r @$t0=;

 r @$t1=8b9ccbc0;

 r@$t2=;

 ?? ((nt!_KAPC*)@$t0)->Type=;

 ?? ((nt!_KAPC*)@$t0)->Size=sizeof(nt!_KAPC);

 ?? ((nt!_KAPC*)@$t0)->Thread=@$t1;

 ?? ((nt!_KAPC*)@$t0)->KernelRoutine=@$t2;

 ?? ((nt!_KAPC*)@$t0)->Inserted=;

 r @$t3=@@(&(((nt!_ETHREAD*)@$t1)->Tcb.ApcState.ApcListHead[]));

 r @$t4=@@(&(((nt!_KAPC*)@$t0)->ApcListEntry));

 r @$t5=@@(((nt!_LIST_ENTRY*)@$t3)->Flink);

 ?? ((nt!_LIST_ENTRY*)@$t4)->Flink=@$t5;

 ?? ((nt!_LIST_ENTRY*)@$t4)->Blink=@$t3;

 ?? ((nt!_LIST_ENTRY*)@$t5)->Blink=@$t4;

 ?? ((nt!_LIST_ENTRY*)@$t3)->Flink=@$t4;

 ?? ((nt!_ETHREAD*)@$t1)->Tcb.ApcState.KernelApcPending=;

变量“t1”的值是前面查询到的 QQ 内核线程的 nt!_ETHREAD 结构；

变量“t3”用来定位到 nt!_ETHREAD 结构中的第一个 APC 队列头部（Tcb.ApcState.ApcListHead[0]）；这个队列头部

的“Flink”字段（指向下一个 nt!_KAPC 结构）由变量“t5”存储；

变量“t4”亦即我们构建的 nt!_KAPC 结构中的“ApcListEntry”字段，它被用来初始化“t5”；

这种初始化逻辑类似于下面的 C 代码：

  KTHREAD.ApcState.ApcListHead[]->Flink = KAPC->ApcListEntry;

验证我们的操作是否正确：

整个过程的形象图示：

为了理解 APC 交付的机制，我们在回调函数入口处设置一个断点，然后就能够通过栈回溯信息得知该回调是如何被调用的，按

下“g”键恢复目标机器的执行，等待 APC 交付时触发断点：

从上图可以看到，这种 APC 交付机制其实并不神秘—— 传递给 PspSystemThreadStartup() 的首个参数就是 QQFrmMgr.sys 创

建的 QQ 内核线程的启动地址，表明它被调度运行了；经过一系列调用后，KiSwapThread() 从它接收到的首个参数

（0x8b9ccbc0，亦即 QQ 内核线程的 nt!_ETHREAD 结构地址）中，定位到其 APC 队列头部，然后调用链表中第一个 nt!_KAPC

结构的“KernelRoutine”回调，从而触发我们先前设置的断点。

按下“g”键继续运行，导致 PspExitThread() 把 QQ 内核线程终止掉然后返回，现在通过 Process Explorer 浏览目标机器上，

System 进程中的系统线程们，已经找不到 QQFrmMgr.sys+0x5e34 那个线程了，另一方面，也可以在调试机器上验证：

 r @$t0=@@(#FIELD_OFFSET(nt!_EPROCESS, ThreadListHead));

 r @$t1= @@(#FIELD_OFFSET(nt!_ETHREAD, ThreadListEntry));

 r @$t2=@@(#FIELD_OFFSET(nt!_ETHREAD, StartAddress));

 !list "-t nt!_LIST_ENTRY.FLink -e -x \"r @$t3=@$extret-@$t1;

 r @$t4= @$t3+@$t2;

 r @$t5=poi(@$t4);

 .if(@@((unsigned long)@$t5>(unsigned long)0x82000000 && (unsigned long)@$t5<(unsigned long)0x82017b00)){r @$t3;dt -b nt!_ETHREAD Cid. ExitStatus @$t3; dt -b nt!_KTHREAD Header. @$t3; };

 \" 8565e5c0+@$t0"

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小结：本篇讨论了如何利用内核提供的基础设施——APC——来挫败 QQ 过滤驱动向内核空间注入的可执行代码，并在基于 Windows 8.1（NT 6.3 版内

核）的真实机器上成功实践，限于篇幅，后续博文将介绍如何检测并还原 QQ 驱动修改的其它内核数据结构，以及清除它安装的钩子例程！

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