526互联

4.1 Windows驱动开发：内核中进程与句柄互转

发布时间 2023-11-17 09:15:14作者: lyshark

在内核开发中，经常需要进行进程和句柄之间的互相转换。进程通常由一个唯一的进程标识符（PID）来标识，而句柄是指对内核对象的引用。在Windows内核中，EProcess结构表示一个进程，而HANDLE是一个句柄。

为了实现进程与句柄之间的转换，我们需要使用一些内核函数。对于进程PID和句柄的互相转换，可以使用函数如OpenProcess和GetProcessId。OpenProcess函数接受一个PID作为参数，并返回一个句柄。GetProcessId函数接受一个句柄作为参数，并返回该进程的PID。

对于进程PID和EProcess结构的互相转换，可以使用函数如PsGetProcessId和PsGetCurrentProcess。PsGetProcessId函数接受一个EProcess结构作为参数，并返回该进程的PID。PsGetCurrentProcess函数返回当前进程的EProcess结构。

最后，对于句柄和EProcess结构的互相转换，可以使用函数如ObReferenceObjectByHandle和PsGetProcessId。ObReferenceObjectByHandle函数接受一个句柄和一个对象类型作为参数，并返回对该对象的引用。PsGetProcessId函数接受一个EProcess结构作为参数，并返回该进程的PID。

掌握这些内核函数的使用，可以方便地实现进程与句柄之间的互相转换。在进行进程和线程的内核开发之前，了解这些转换功能是非常重要的。

4.1.1 进程PID与进程HANDLE转换

进程PID转化为HANDLE句柄，可通过ZwOpenProcess这个内核函数，传入PID传出进程HANDLE句柄，如果需要将HANDLE句柄转化为PID则可通过ZwQueryInformationProcess这个内核函数来实现，具体转换实现方法如下所示；

在内核开发中，经常需要进行进程PID和句柄HANDLE之间的互相转换。将进程PID转化为句柄HANDLE的方法是通过调用ZwOpenProcess内核函数，传入PID作为参数，函数返回对应进程的句柄HANDLE。具体实现方法是，定义一个OBJECT_ATTRIBUTES结构体和CLIENT_ID结构体，将进程PID赋值给CLIENT_ID结构体的UniqueProcess字段，调用ZwOpenProcess函数打开进程，如果函数执行成功，将返回进程句柄HANDLE，否则返回NULL。

将句柄HANDLE转化为进程PID的方法是通过调用ZwQueryInformationProcess内核函数，传入进程句柄和信息类别作为参数，函数返回有关指定进程的信息，包括进程PID。具体实现方法是，定义一个PROCESS_BASIC_INFORMATION结构体和一个NTSTATUS变量，调用ZwQueryInformationProcess函数查询进程基本信息，如果函数执行成功，将返回进程PID，否则返回0。

其中ZwQueryInformationProcess是一个未被导出的函数如需使用要通过MmGetSystemRoutineAddress动态获取到，该函数的原型定义如下：

NTSTATUS ZwQueryInformationProcess(
  HANDLE           ProcessHandle,
  PROCESSINFOCLASS ProcessInformationClass,
  PVOID            ProcessInformation,
  ULONG            ProcessInformationLength,
  PULONG           ReturnLength
);

函数可以接受一个进程句柄ProcessHandle、一个PROCESSINFOCLASS枚举类型的参数ProcessInformationClass、一个用于存储返回信息的缓冲区ProcessInformation、缓冲区大小ProcessInformationLength和一个指向ULONG类型变量的指针ReturnLength作为参数。

在调用该函数时，ProcessInformationClass参数指定要获取的进程信息的类型。例如，如果要获取进程的基本信息，则需要将该参数设置为ProcessBasicInformation；如果要获取进程的映像文件名，则需要将该参数设置为ProcessImageFileName。调用成功后，返回的信息存储在ProcessInformation缓冲区中。

在调用该函数时，如果ProcessInformation缓冲区的大小小于需要返回的信息大小，则该函数将返回STATUS_INFO_LENGTH_MISMATCH错误代码，并将所需信息的大小存储在ReturnLength指针指向的ULONG类型变量中。

ZwQueryInformationProcess函数的返回值为NTSTATUS类型，表示函数执行的结果状态。如果函数执行成功，则返回STATUS_SUCCESS，否则返回其他错误代码。

掌握这些转换方法可以方便地在内核开发中进行进程PID和句柄HANDLE之间的互相转换。

#include <ntifs.h>

// 定义函数指针
typedef NTSTATUS(*PfnZwQueryInformationProcess)(
    __in HANDLE ProcessHandle,
    __in PROCESSINFOCLASS ProcessInformationClass,
    __out_bcount(ProcessInformationLength) PVOID ProcessInformation,
    __in ULONG ProcessInformationLength,
    __out_opt PULONG ReturnLength
);

PfnZwQueryInformationProcess ZwQueryInformationProcess;

// 传入PID传出HANDLE句柄
HANDLE PidToHandle(ULONG PID)
{
    HANDLE hProcessHandle;
    OBJECT_ATTRIBUTES obj;
    CLIENT_ID clientid;

    clientid.UniqueProcess = PID;
    clientid.UniqueThread = 0;

    // 属性初始化
    InitializeObjectAttributes(&obj, 0, OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE, 0, 0);

    NTSTATUS status = ZwOpenProcess(&hProcessHandle, PROCESS_ALL_ACCESS, &obj, &clientid);
    if (status == STATUS_SUCCESS)
    {
        // DbgPrint("[*] 已打开 \n");
        ZwClose(&hProcessHandle);
        return hProcessHandle;
    }

    return 0;
}

// HANDLE句柄转换为PID
ULONG HandleToPid(HANDLE handle)
{
    PROCESS_BASIC_INFORMATION ProcessBasicInfor;

    // 初始化字符串，并获取动态地址
    UNICODE_STRING UtrZwQueryInformationProcessName = RTL_CONSTANT_STRING(L"ZwQueryInformationProcess");
    ZwQueryInformationProcess = (PfnZwQueryInformationProcess)MmGetSystemRoutineAddress(&UtrZwQueryInformationProcessName);

    // 调用查询
    ZwQueryInformationProcess(
        handle,
        ProcessBasicInformation,
        (PVOID)&ProcessBasicInfor,
        sizeof(ProcessBasicInfor),
        NULL);

    // 返回进程PID
    return ProcessBasicInfor.UniqueProcessId;
}

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
    DbgPrint("[-] 驱动卸载 \n");
}

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    DbgPrint("Hello LyShark \n");

    // 将PID转换为HANDLE
    HANDLE ptr = PidToHandle(6932);
    DbgPrint("[*] PID  --> HANDLE = %p \n", ptr);

    // 句柄转为PID
    ULONG pid = HandleToPid(ptr);

    DbgPrint("[*] HANDLE  --> PID = %d \n", pid);

    Driver->DriverUnload = UnDriver;
    return STATUS_SUCCESS;
}

编译并运行如上这段代码片段，将把进程PID转为HANDLE句柄，再通过句柄将其转为PID，输出效果图如下所示；

4.1.2 进程PID转换为EProcess结构

通过PsLookUpProcessByProcessId函数，该函数传入一个PID则可获取到该PID的EProcess结构体，具体转换实现方法如下所示；

本段代码展示了如何使用Windows内核API函数PsLookupProcessByProcessId将一个PID（Process ID）转换为对应的EProcess结构体，EProcess是Windows内核中描述进程的数据结构之一。

代码段中定义了一个名为PidToObject的函数，该函数的输入参数是一个PID，输出参数是对应的EProcess结构体。

在函数中，通过调用PsLookupProcessByProcessId函数来获取对应PID的EProcess结构体，如果获取成功，则调用ObDereferenceObject函数来减少EProcess对象的引用计数，并返回获取到的EProcess指针；否则返回0。

在DriverEntry函数中，调用了PidToObject函数将PID 6932转换为对应的EProcess结构体，并使用DbgPrint函数输出了转换结果。最后设置了驱动程序卸载函数为UnDriver，当驱动程序被卸载时，UnDriver函数会被调用。

#include <ntifs.h>
#include <windef.h>

// 将Pid转换为Object or EProcess
PEPROCESS PidToObject(ULONG Pid)
{
    PEPROCESS pEprocess;

    NTSTATUS status = PsLookupProcessByProcessId((HANDLE)Pid, &pEprocess);

    if (status == STATUS_SUCCESS)
    {
        ObDereferenceObject(pEprocess);
        return pEprocess;
    }

    return 0;
}

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
    DbgPrint("[-] 驱动卸载 \n");
}

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    DbgPrint("Hello LyShark \n");

    // 将PID转换为PEPROCESS
    PEPROCESS ptr = PidToObject(6932);
    DbgPrint("[*] PID  --> PEPROCESS = %p \n", ptr);

    Driver->DriverUnload = UnDriver;
    return STATUS_SUCCESS;
}

编译并运行如上这段代码片段，将把进程PID转为EProcess结构，输出效果图如下所示；

4.1.3 进程HANDLE与EPROCESS转换

将Handle转换为EProcess结构可使用内核函数ObReferenceObjectByHandle实现，反过来EProcess转换为Handle句柄可使用ObOpenObjectByPointer内核函数实现，具体转换实现方法如下所示；

首先，将Handle转换为EProcess结构体，可以使用ObReferenceObjectByHandle内核函数。该函数接受一个Handle参数，以及对应的对象类型（这里为EProcess），并返回对应对象的指针。此函数会对返回的对象增加引用计数，因此在使用完毕后，需要使用ObDereferenceObject将引用计数减少。

其次，将EProcess结构体转换为Handle句柄，可以使用ObOpenObjectByPointer内核函数。该函数接受一个指向对象的指针（这里为EProcess结构体的指针），以及所需的访问权限和对象类型，并返回对应的Handle句柄。此函数会将返回的句柄添加到当前进程的句柄表中，因此在使用完毕后，需要使用CloseHandle函数将句柄关闭，以避免资源泄漏。

综上所述，我们可以通过这两个内核函数实现Handle和EProcess之间的相互转换，转换代码如下所示；

#include <ntifs.h>
#include <windef.h>

// 传入PID传出HANDLE句柄
HANDLE PidToHandle(ULONG PID)
{
    HANDLE hProcessHandle;
    OBJECT_ATTRIBUTES obj;
    CLIENT_ID clientid;

    clientid.UniqueProcess = PID;
    clientid.UniqueThread = 0;

    // 属性初始化
    InitializeObjectAttributes(&obj, 0, OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE, 0, 0);

    NTSTATUS status = ZwOpenProcess(&hProcessHandle, PROCESS_ALL_ACCESS, &obj, &clientid);
    if (status == STATUS_SUCCESS)
    {
        // DbgPrint("[*] 已打开 \n");
        ZwClose(&hProcessHandle);
        return hProcessHandle;
    }

    return 0;
}

// 将Handle转换为EProcess结构
PEPROCESS HandleToEprocess(HANDLE handle)
{
    PEPROCESS pEprocess;

    NTSTATUS status = ObReferenceObjectByHandle(handle, GENERIC_ALL, *PsProcessType, KernelMode, &pEprocess, NULL);
    if (status == STATUS_SUCCESS)
    {
        return pEprocess;
    }

    return 0;
}

// EProcess转换为Handle句柄
HANDLE EprocessToHandle(PEPROCESS eprocess)
{
    HANDLE hProcessHandle = (HANDLE)-1;

    NTSTATUS status = ObOpenObjectByPointer(
        eprocess,
        OBJ_KERNEL_HANDLE,
        0,
        0,
        *PsProcessType,
        KernelMode,
        &hProcessHandle
        );

    if (status == STATUS_SUCCESS)
    {
        return hProcessHandle;
    }

    return 0;
}

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
    DbgPrint("[-] 驱动卸载 \n");
}

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    DbgPrint("Hello LyShark \n");

    // 将Handle转换为EProcess结构
    PEPROCESS eprocess = HandleToEprocess(PidToHandle(6932));
    DbgPrint("[*] HANDLE --> EProcess = %p \n", eprocess);

    // 将EProcess结构转换为Handle
    HANDLE handle = EprocessToHandle(eprocess);
    DbgPrint("[*] EProcess --> HANDLE = %p \n", handle);

    Driver->DriverUnload = UnDriver;
    return STATUS_SUCCESS;
}

编译并运行如上这段代码片段，将把进程HANDLE与EProcess结构互转，输出效果图如下所示；