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NtCallbackReturn是否导致了用户态栈的不平衡

2024-07-10 05:57:32   226人阅读

0:000> u ntdll!KiFastSystemCallntdll!KiFastSystemCall:7c92eb8b 8bd4            mov     edx,esp7c92eb8d 0f34            sysenterntdll!KiFastSystemCallRet:7c92eb8f 90              nop7c92eb90 90              nop7c92eb91 90              nop7c92eb92 90              nop7c92eb93 90              nopntdll!KiFastSystemCallRet:7c92eb94 c3              ret

而我们通过dump disasm得到的结果

0x77d1a146 :             FF 15 24 14 D1 77 		call dword ptr [0x77d11424]【ntdll.dll.[.text].NtCallbackReturn】0x7c92d51d :                B8 14 00 00 00 		mov eax, 0x140x7c92d522 :                BA 00 03 FE 7F 		mov edx, 0x7ffe03000x7c92d527 :                         FF 12 		call dword ptr [edx]
　　【ntdll.dll.[.text].KiFastSystemCall】　　0x7c92eb8b :                         8B D4 		mov edx, esp　　0x7c92eb8d :                         0F 34 		sysenter 　　0x7c92eb94 :                            C3 		ret 
0x77ef67d4 :                            C3 		ret

根据上面的结果显示，KiFastSystemCall在执行结束本来应该返回到0x7c92d527的下一条指令即0x7c92d529处执行，但是为什么会返回到0x77ef67d4处呢？

通过查看调用栈

　　　　    call [0x0012f43c]     :     0x7c92d527 --> 0x7c92eb8b
　　　　return [0x0012f458]     :     0x77ef67d4 <-- 0x7c92eb94

Thread 38:

   
 
　　 [#       0] [0x0012fb20]:[0x7c941739 - 0x7c94173e] ==> [0x7c93c9e4] ntdll.dll.[.text].LdrFindResourceDirectory_U_0x000000af    [#       1] [0x0012fa18]:[0x7c93cba6 - 0x7c93cbab] ==> [0x7c921193] ntdll.dll.[.text].LdrInitializeThunk_0x00000015    [#       2] [0x0012f9f8]:[0x7c9211a4 - 0x7c9211a7] ==> [0x77d1f518] USER32.dll.[.text].UserClientDllInitialize    [#       3] [0x0012f46c]:[0x77d1f76f - 0x77d1f774] ==> [0x77d1f791] USER32.dll.[.text].UserClientDllInitialize_0x00000279    [#       4] [0x0012f460]:[0x77ef655e - 0x77ef6563] ==> [0x77ef67c8] GDI32.dll.[.text].GdiProcessSetup_0x000001ac    [#       5] [0x0012f45c]:[0x77ef67d2 - 0x77ef67d4] ==> [0x7c92eb8b] ntdll.dll.[.text].KiFastSystemCall    [#       6] [0x0012f450]:[0x7c92eae0 - 0x7c92eae3] ==> [0x77d1a12e] USER32.dll.[.text].ClientThreadSetup_0x00000134    [#       7] [0x0012f440]:[0x77d1a146 - 0x77d1a14c] ==> [0x7c92d51d] ntdll.dll.[.text].NtCallbackReturn--> [#       8] [0x0012f43c]:[0x7c92d527 - 0x7c92d529] ==> [0x7c92eb8b] ntdll.dll.[.text].KiFastSystemCall

可见，0x77ef67d4是在第一次调用KiFastSystemCall的时候，保存在栈上的返回地址，当时的栈的位置是0x0012f45c(还没有将返回地址压到栈上时)；

而在返回时，栈的位置是0x0012f458，因此正好是返回到了第一次调用KiFastSystemCall的位置。

 

如果是这样，那么我们的影子调用栈出现了什么问题呢？

我们知道，当用户态程序进入内核态执行后（通过sysenter），内核可能会调度到用户态的APC等等回调函数执行，这些回调函数的执行发起者是内核态代码，因此它们需要将执行流程返回给内核代码；

Windows提供了一种机制，当用户态的回调函数没有提供显式的返回到内核的代码时，Windows会自动执行默认的返回到内核态的代码，而这一段代码恰好也是通过KiFastSystemCall机制完成的（因为KiFastSystemCall是用户态通向内核态的唯一入口），这一机制被称为NtCallbackReturn。

 

因此，我们怀疑，NtCallbackReturn机制会使用户态的代码孤立起来看，是不符合栈平衡的，原因就是NtCallbackReturn的内核服务程序中会对用户态的栈做调整，以掩盖异步回调函数被执行过的痕迹。

 

因此，我们相信，NtCallbackReturn的存在，使得我们单纯地依据用户态的call/ret指令建立起来的影子调用栈出现了不平衡的现象。

 

解决方法，就是在调用过NtCallbackReturn之后，添加三次等效ret的效果，可以解决影子栈的不平衡问题。

 

事情到了这里，还没有结束，因为还不知道有哪些系统调用会破坏用户态栈的平衡。

比如NtContinue就很可疑（根据实现结果），那么用户态的影子调用栈要通过什么方式来保证其正确性呢？

更普遍的做法，可以根据KiFastSystemCallRet来判断，它可以与KiFastSystemCall配对，从而消除中间的多余项目。


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