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前言在windows里面调试跟异常息息相关，如果想要对调试得心应手，异常处理的知识是必不可少的，本文主要介绍的是软件调试方面的有关知识，讲解调试程序和被调试程序之间如何建立联系
调试对象调试器和被调试程序
调试器与被调试程序之间建立起联系的两种方式
-
CreateProcess
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DebugActiveProcess
首先看一下DebugActiveProcess
调用ntdll.dll的DbgUiConnectToDbg
再调用ZwCreateDebugObject
通过调用号进入0环
进入0环创建DEBUG_OBJECT结构体
typedef struct _DEBUG_OBJECT {
KEVENT EventsPresent;
FAST_MUTEX Mutex;
LIST_ENTRY EventList;
ULONG Flags;
} DEBUG_OBJECT, *PDEBUG_OBJECT;
然后到ntoskrnl里面看一下NtCreateDebugObject
然后调用了ObInsertObject创建DebugObject结构返回句柄
再回到ntdll.dll，当前线程回0环创建了一个DebugObject结构，返回句柄到3环存放在了TEB的0xF24偏移处
也就是说，遍历TEB的0xF24偏移的地方，如果有值则一定是调试器
与被调试程序建立连接还是回到kernel32.dll的DebugActiveProcess，获取句柄之后调用了DbgUiDebugActiveProcess
调用ntdll.dll的DbgUiDebugActiveProcess
跟到ntdll.dll里面的DbgUiDebugActiveProcess，传入两个参数，分别为调试器的句柄和被调试进程的句柄
通过调用号进0环
来到0环的NtDebugActiveProcess， 第一个参数为被调试对象的句柄，第二个参数为调试器的句柄
执行ObReferenceObjectByHandle，把被调试进程的句柄放到第五个参数里面，这里eax本来存储的是调试器的EPROCESS，执行完之后eax存储的就是被调试进程的EPROCESS
这里判断调试器打开的进程是否是自己，如果是自己则直接退出
也不能调试系统初始化的进程
然后获取调试对象的地址，之前是句柄，但是句柄在0环里面是无效的，这里就要找真正的地址
获取到调试对象的地址之后还是存到ebp+Process的地方，这里之前是被调试对象的地址，现在存储的是调试对象的地址
将调试进程和被调试的PEPROCESS传入_DbgkpSetProcessDebugObject，将调试对象和被调试进程关联起来
跟进函数，发现有判断DebugPort是否为0的操作，ebx为0，edi为被调试进程的EPROCESS，那么edi+0bc就是调试端口
然后再把调试对象的句柄放到被调试对象的DebugPort里面
调试事件的采集调试事件的种类
typedef enum _DBGKM_APINUMBER
{
DbgKmExceptionApi = 0, //异常
DbgKmCreateThreadApi = 1, //创建线程
DbgKmCreateProcessApi = 2, //创建进程
DbgKmExitThreadApi = 3, //线程退出
DbgKmExitProcessApi = 4, //进程退出
DbgKmLoadDllApi = 5, //加载DLL
DbgKmUnloadDllApi = 6, //卸载DLL
DbgKmErrorReportApi = 7, //已废弃
DbgKmMaxApiNumber = 8, //最大值
} DBGKM_APINUMBER;
调试事件的采集函数
当创建进程或者线程的时候，一定会调用PspUserThreadStartup
判断当前线程是否为当前进程的第一个线程，如果是的话就生成一个编号为1的调试事件
再看一下退出线程必经的函数PspExitThread
判断Debugport是否为0，如果为0则不搜集信息
进入跳转，判断这个线程是不是当前最后一个线程，如果是则调用DbgkExitProcess
如果不是则调用DbgkExitThread
DbgkpSendApiMessageDbgkpSendApiMessage这个api主要就是将各种调试信息封装成一个结构体写到_DEBUG_OBJECT结构里面，无论是哪种事件，最后都会调用DbgkpSendApiMessage，如果想隐藏进程/线程的创建，就可以给DbgkCreateThread挂钩子，如果想隐藏所有的调试事件那么就可以给DbgkpSendApiMessage挂钩子
这里跟一下DbgkExitThread找DbgkpSendApiMessage的过程，跟进函数直接就可以看到DbgkpSendApiMessage
所有搜集调试事件的api都会调用DbgkpSendApiMessage
DbgkpSendApiMessage(x, x)参数说明：
-
第一个参数：消息结构 每种消息都有自己的消息结构 共有7种类型
-
第二个参数：要不要把本进程内除了自己之外的其他线程挂起。
有些消息需要把其他线程挂起，比如CC 有些消息不需要把线程挂起，比如模块加载。DbgkSendApiMessage是调试事件收集的总入口，如果在这里挂钩子，调试器将无法调试。
LoadLibrary首先在kernel32.dll里面调用RtlAllocateHeap
然后跟到ntdll.dll调用了NtQueryPerformanceCounter
通过调用号进0环
总结来说，LoadLibrary首先调用CreateMapping创建一块共享内存，再通过NtMapViewOfSection映射到线性地址，调用DbgkMapViewOfSection将结构体发送给DbgkpSendApiMessage
_DEBUG_OBJECTtypedef struct _DEBUG_OBJECT {
KEVENT EventsPresent; //+00 用于指示有调试事件发生
FAST_MUTEX Mutex; //+10 用于同步互斥对象
LIST_ENTRY EventList; //+30 保存调试消息的链表
ULONG Flags; //+38 标志 调试消息是否已读取
} DEBUG_OBJECT, *PDEBUG_OBJECT;
调试事件的处理
因为每种事件的调试信息不一样，所以会有很多种类(7种)的api去采集
编号的值也是对应的
// Debug1.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include "stdafx.h" #include#include #include void TestDebugger() { BOOL nIsContinue = NULL; STARTUPINFOA sw = { 0 }; PROCESS_INFORMATION pInfo = { 0 }; auto retCP = CreateProcessA("C:\Dbgview.exe",NULL, NULL, NULL, TRUE,DEBUG_PROCESS|| DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS, NULL, NULL, &sw, &pInfo); if (retCP == 0) { printf("CreateProcess error : %dn", GetLastError()); return; } while (TRUE) { DEBUG_EVENT debugEvent = { 0 }; auto rDebugEvent = WaitForDebugEvent(&debugEvent, -1); if (rDebugEvent) { switch (debugEvent.dwDebugEventCode) { case EXCEPTION_DEBUG_EVENT: printf("EXCEPTION_DEBUG_EVENTn"); break; case CREATE_THREAD_DEBUG_EVENT: printf("CREATE_THREAD_DEBUG_EVENTn"); break; case CREATE_PROCESS_DEBUG_EVENT: printf("CREATE_PROCESS_DEBUG_EVENTn"); break; case EXIT_THREAD_DEBUG_EVENT: printf("EXIT_THREAD_DEBUG_EVENTn"); break; case EXIT_PROCESS_DEBUG_EVENT: printf("EXIT_PROCESS_DEBUG_EVENTn"); break; case LOAD_DLL_DEBUG_EVENT: printf("LOAD_DLL_DEBUG_EVENTn"); break; case UNLOAD_DLL_DEBUG_EVENT: printf("UNLOAD_DLL_DEBUG_EVENTn"); break; case OUTPUT_DEBUG_STRING_EVENT: printf("OUTPUT_DEBUG_STRING_EVENTn"); break; } } //在发送事件event给调试器debugger时，被调试进程会被挂起，直到调试器调用了continueDebugEvent函数 ContinueDebugEvent(debugEvent.dwProcessId, debugEvent.dwThreadId,DBG_CONTINUE); } } int main() { TestDebugger(); system("pause"); return 0; }
这里用调试模式启动windbg
可以发现这里有一个异常，这里先打印一下异常处理返回的代码
printf("EXCEPTION_DEBUG_EVENT : %x %x %xn",debugEvent.u.Exception.ExceptionRecord.ExceptionAddress,debugEvent.u.Exception.ExceptionRecord.ExceptionCode,debugEvent.u.Exception.ExceptionRecord.ExceptionFlags);
将程序拖入OD看到系统有一个int3断点
那么为什么会有一个异常处理的事件呢？这里首先看一下进程的创建过程
1.映射exe文件
2.创建内核对象EPROCESS
3.映射系统dll(ntdll.dll)
4.创建线程内核对象ETHREAD
5.系统启动线程
映射dll(ntdll.LdrInitializeThunk)
线程开始执行
在映射dll的过程中调用了LdrInitializeThunk这个api，LdrInitializeThunk会调用LdrpInitializeProcess初始化进程
首先找到TEB，然后找TEB的0x30偏移的PEB放入ebx
DbgBreakPoint其实就是int3的封装
看一下交叉引用，可以看到LdrpRunInitializeRoutines引用了DbgBreakPoint
这里只有当程序处于调试模式的时候才会启动
在内核文件里面看一下NtDebugActiveProcess
会发送线程和模块的加载信息
但是这个信息是不靠谱的，因为这个api是通过遍历PEB链表的方式来寻找模块
在PEB的Ldr结构里面有三个模块，DbgkpPostFakeProcessCreateMessages这个api就是通过查询这个结构来判断加载了哪些模块
也就是说当程序加载完成之后，这个api才会去链表里面找模块，但是这个时候可能信息已经被摘除，所以如果要想更准确的获取信息，就可以通过遍历vad树的方式来获取1
异常的处理流程处理流程
正常的异常处理流程
产生异常的时候首先会将异常传递给调试器，如果调试器不处理则继续寻找异常处理函数
这里设置为异常为忽略的话就会执行自己的异常处理函数
如果设置为不忽略的情况下就会一直断在某一行
UnhandledExceptionFilter相当于编译器为我们生成了一段伪代码
__try
{
}
__except(UnhandledExceptionFilter(GetExceptionInformation())
{
//终止线程
//终止进程
}
只有程序被调试时，才会存在未处理异常
UnhandledExceptionFilter的执行流程：
1) 通过NtQueryInformationProcess查询当前进程是否正在被调试，如果是，返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，此时会进入第二轮分发 2) 如果没有被调试： 查询是否通过SetUnhandledExceptionFilter注册处理函数 如果有就调用 如果没有通过SetUnhandledExceptionFilter注册处理函数 弹出窗口 让用户选择终止程序还是启动即时调试器 如果用户没有启用即时调试器，那么该函数返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLERSetUnhandledExceptionFilter
如果没有通过SetUnhandledExceptionFilter注册异常处理函数，则程序崩溃
测试代码如下，我自己构造一个异常处理函数callback并用SetUnhandledExceptionFilter注册，构造一个除0异常，当没有被调试的时候就会调用callback处理异常，然后继续正常运行，如果被调试则不会修复异常，因为这是最后一道防线，就会直接退出，起到反调试的效果
// SEH7.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include "stdafx.h" #includelong _stdcall callback(_EXCEPTION_POINTERS* excp) { excp->ContextRecord->Ecx = 1; return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION; } int main(int argc, char* argv[]) { SetUnhandledExceptionFilter(callback); _asm { xor edx,edx xor ecx,ecx mov eax,0x10 idiv ecx } printf("Run again!"); getchar(); return 0; }
直接启动可以正常运行
使用od打开则直接退出
// Debug3.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include "stdafx.h" #includeDWORD g_Test = 0; LONG NTAPI TopLevelExceptFilter(PEXCEPTION_POINTERS pExcepinfo) { printf("The top_function fix the exception!n"); g_Test = 1; return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION; } int main(int argc, char* argv[]) { int x = 0; int y = 100; SetUnhandledExceptionFilter(&TopLevelExceptFilter); x = y/g_Test; printf("正常逻辑开始执行n"); for (int i=0;i<10;i++) { ::Sleep(1000); printf("%dn", i); } getchar(); return 0; }
正常情况下执行程序
如果是调试程序则直接退出
