整理：如何打开独占文件
转载自：http://apps.hi.baidu.com/share/detail/15620617#content
方法一：修改句柄访问权限
所有被占用的文件通常都可以用读属性（FILE_READ_ATTRIBUTES）打开，这样就可以读取文件的属性，取得它的大小，枚举NTSF
stream，但遗憾的是，ReadFile就不能成功调用了。打开文件时各种访问属性的区别在哪里呢？显然，打开文件时，系统会记录访问属性，之后会用 这个属性与请求的访问作比较。如果找到了系统保存这个属性的位置并修该掉它，那就不只可以读取，甚至可以写入任何已打开的文件。
在用户这一级别上我们并不是直接与文件打交道，而是通过它的句柄（这个句柄指向FileObject），而函数ReadFile/WriteFile调用 ObReferenceObjectByHandle，并指明了相应的访问类型。由此我们可以得出结论，访问权限保存在描述句柄的结构体里。实际 上，HANDLE_TABLE_ENTRY结构体包含有一个GrantedAccess域，这个域不是别的，就是句柄的访问权限。遗憾的 是，Microsoft的程序员们没有提供修改句柄访问权的API，所以我们不得不编写驱动自己来做这项工作。
我在《隐藏进程检测》一文中讲到过Windows 2000和XP的句柄表结构体，我想补充的只有一点，就是Windows
2003中的句柄表与XP的完全一样。与那篇文章不同，我们这里不需要枚举表中的句柄，而只需要找到某个具体的（已知的）句柄，我们不用管 PspCidTable，而只操作自己进程的句柄表，表的指针位于进程的EPROCESS结构体里（2000下的偏移为0x128，XP下的为 0x0C4）。
为了取得句柄结构体指针需要调用未导出函数ExpLookupHandleTableEntry，但我们不会去搜索它，因为在导出函数中没有对它的直接引 用，搜索结果也很不可靠，除此之外我们此时还需要ExUnlockHandleTableEntry函数。最好的办法就是编写自己的句柄表lookup函 数。考虑到Windows
2000与XP下句柄表的差异，我们将编写不同的函数。
首先是Windows 2000下的：
PHANDLE_TABLE_ENTRY
Win2kLookupHandleTableEntry(
IN PWIN2K_HANDLE_TABLE HandleTable,
IN EXHANDLE Handle )
{
ULONG i, j, k;
i = (Handle.Index >> 16) & 255;
j = (Handle.Index >> 8) & 255;
k = (Handle.Index) & 255;
if (HandleTable->Table[i])
{
if (HandleTable->Table[i][j])
return &(HandleTable->Table[i][j][k]);
}
return NULL;
}
这段代码简单易懂。因为句柄的值本身是个三维表的三个索引，所以我们只需其中的各个部分并查看表中相应的元素（当然如果存在的话）。因为Windows
XP中的句柄表可以有一到三个级别，所以相应的lookup代码就要更为复杂一些：
PHANDLE_TABLE_ENTRY
XpLookupHandleTableEntry(
IN PXP_HANDLE_TABLE HandleTable,
IN EXHANDLE Handle )
{
ULONG i, j, k;
PHANDLE_TABLE_ENTRY Entry = NULL;
ULONG TableCode = HandleTable->TableCode & ~TABLE_LEVEL_MASK;
p; i = (Handle.Index >> 17) & 0x1FF;
j = (Handle.Index >> 9) & 0x1FF;
k = (Handle.Index) & 0x1FF;
switch (HandleTable->TableCode & TABLE_LEVEL_MASK)
{
case 0 :
Entry = &((PHANDLE_TABLE_ENTRY)TableCode)[k];
break;
case 1 :
if (((PVOID *)TableCode)[j])
{
Entry = &((PHANDLE_TABLE_ENTRY *)TableCode)[j][k];
}
break;
case 2 :
if (((PVOID *)TableCode)[i])
if (((PVOID **)TableCode)[i][j])
{
Entry = &((PHANDLE_TABLE_ENTRY **)TableCode)[i][j][k];
}
break;
}
return Entry;
}
我们看到，这段代码中的句柄并不是ULONG型的值，而是EXHANDLE结构体：
typedef struct _EXHANDLE
{
union
{
struct
{
ULONG TagBits : 02;
ULONG Index : 30;
};
HANDLE GenericHandleOverlay;
};
} EXHANDLE, *PEXHANDLE;
我们看到，句柄不知包含了表的索引，还包含了一个2 bit的标志。您可能已经察觉到，一个句柄可以有着几种不同的意义，这一点与这样一个事实有关，那就是并非句柄中所有的位都被使用到（依赖于在表中的级别）。这是Windows
XP最具个性的特点。
现在我们就可以获取句柄表中所需的元素了，该编写为句柄设置所需访问属性的函数了：
BOOLEAN SetHandleAccess(
IN HANDLE Handle,
IN ACCESS_MASK GrantedAccess
)
{
PHANDLE_TABLE ObjectTable = *(PHANDLE_TABLE
*)RVATOVA(PsGetCurrentProcess(), ObjectTableOffset);
PHANDLE_TABLE_ENTRY Entry;
EXHANDLE ExHandle;
ExHandle.GenericHandleOverlay = Handle;
Entry = ExLookupHandleTableEntry(ObjectTable, ExHandle);
if (Entry) Entry->GrantedAccess = GrantedAccess;
return Entry > 0;
}
现在编写驱动，设置句柄的访问属性，通过DeviceIoControl向驱动传递句柄。代码如下：
NTSTATUS DriverIoControl(
IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,
IN PIRP Irp)
{
PIO_STACK_LOCATION pisl = IoGetCurrentIrpStackLocation(Irp);
NTSTATUS status = STATUS_UNSUCCESSFUL;
ULONG BuffSize =
pisl->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;
PUCHAR pBuff = Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer;
HANDLE Handle;
ACCESS_MASK GrantedAccess;
Irp->IoStatus.Information = 0;
switch(pisl->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode)
{
case IOCTL1:
if (pBuff && BuffSize >= sizeof(HANDLE) +
sizeof(ACCESS_MASK))
{
Handle =*(HANDLE*)pBuff;
GrantedAccess = *(ACCESS_MASK*)(pBuff + sizeof(HANDLE));
if (Handle != (HANDLE)-1 && SetHandleAccess(Handle,
GrantedAccess)) status = STATUS_SUCCESS;
}
break;
}
Irp->IoStatus.Status = status;
IoCompleteRequest(Irp, IO_NO_INCREMENT);
return status;
}
NTSTATUS DriverCreateClose(
IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,
IN PIRP Irp)
{
Irp->IoStatus.Information = 0;
Irp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;
IoCompleteRequest(Irp, IO_NO_INCREMENT);
return STATUS_SUCCESS;
}
NTSTATUS DriverEntry(
IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
IN PUNICODE_STRING RegistryPath
)
{
PCWSTR dDeviceName = L"\\Device\\fread";
PCWSTR dSymbolicLinkName = L"\\DosDevices\\fread";
NTSTATUS status;
PDRIVER_DISPATCH *ppdd;
RtlInitUnicodeString(&DeviceName, dDeviceName);
RtlInitUnicodeString(&SymbolicLinkName, dSymbolicLinkName);
switch (*NtBuildNumber)
{
case 2600:
ObjectTableOffset = 0x0C4;
ExLookupHandleTableEntry = XpLookupHandleTableEntry;
break;
case 2195:
ObjectTableOffset = 0x128;
ExLookupHandleTableEntry = Win2kLookupHandleTableEntry;
break;
default: return STATUS_UNSUCCESSFUL;
}
status = IoCreateDevice(DriverObject,
0,
&DeviceName,
FILE_DEVICE_UNKNOWN,
0,
TRUE,
&deviceObject);
if (NT_SUCCESS(status))
{
status = IoCreateSymbolicLink(&SymbolicLinkName, &DeviceName);
if (!NT_SUCCESS(status)) IoDeleteDevice(deviceObject);
DriverObject->DriverUnload = DriverUnload;
}
ppdd = DriverObject->MajorFunction;
ppdd [IRP_MJ_CREATE] =
ppdd [IRP_MJ_CLOSE ] = DriverCreateClose;
ppdd [IRP_MJ_DEVICE_CONTROL ] = DriverIoControl;
return status;
}
遗憾的是句柄结构体中的GrantedAccess域并没有和文件打开的属性（GENERIC_READ、GENERIC_WRITE等）对应起来，所以在设置新的属性时我们需要以下constants：
#define AC_GENERIC_READ 0x120089
#define AC_GENERIC_WRITE 0x120196
#define AC_DELETE 0x110080
#define AC_READ_CONTROL 0x120080
#define AC_WRITE_DAC 0x140080
&n
bsp; #define AC_WRITE_OWNER 0x180080
#define AC_GENERIC_ALL 0x1f01ff
#define AC_STANDARD_RIGHTS_ALL 0x1f0080
为了使用这个驱动将SAM文件拷贝到c盘根目录，我们可以写一个最简单的程序：
#include <windows.h>
#include "hchange.h"
BOOLEAN SetHandleAccess(
HANDLE Handle,
ACCESS_MASK GrantedAccess
)
{
HANDLE hDriver;
ULONG Bytes;
ULONG Buff[2];
BOOLEAN Result = FALSE;
hDriver = CreateFile("\\\\.\\haccess", GENERIC_READ, 0, NULL,
OPEN_EXISTING, 0, 0);
if (hDriver != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
Buff[0] = (ULONG)Handle;
Buff[1] = GrantedAccess;
Result = DeviceIoControl(hDriver, IOCTL1, Buff, sizeof(Buff),
NULL, 0, &Bytes, NULL);
CloseHandle(hDriver);
}
}
void main()
{
HANDLE hFile, hDest;
ULONG Size, Bytes;
PVOID Data;
CHAR Name[MAX_PATH];
GetSystemDirectory(Name, MAX_PATH);
lstrcat(Name, "\\config\\SAM");
hFile = CreateFile(Name, FILE_READ_ATTRIBUTES, FILE_SHARE_READ |
FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_DELETE,
NULL, OPEN_EXISTING, 0, 0);
if (hFile != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
if (SetHandleAccess(hFile, AC_GENERIC_READ))
{
Size = GetFileSize(hFile, NULL);
Data = VirtualAlloc(NULL, Size, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE,
PAGE_READWRITE);
if (Data)
{
ReadFile(hFile, Data, Size, &Bytes, NULL);
hDest = CreateFile("c:\\SAM", GENERIC_WRITE, 0, NULL,
CREATE_NEW, 0, 0);
if (hDest != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
WriteFile(hDest, Data, Size, &Bytes, NULL);
CloseHandle(hDest);
}
VirtualFree(Data, 0, MEM_RELEASE);
}
}
CloseHandle(hFile);
}
}
这个方法最大的缺陷就是强烈依赖于操作系统，而且还需要加载驱动程序，而这并不总是能实现的。但是从可靠性上来看，这种方法是最好的，所以我建议将其用在backup程序中（只是要经过长期的测试和调试！）。因为这种方法有不能胜任的情形，我们转入下一种方法。
方法二：使用直接硬盘访问读取文件
“直接访问硬盘”这个想法当然很酷，但很快DOS编程爱好者们就会失望，这里没有硬件操作，因为微软很关心我们的疾苦，提供了方便简单的API，通过这些 API可以几乎“直接地”操作硬盘。这样大家就明白了吧，实际上我们是想以RAW模式打开volume，并按cluster来读取文件。希望大家没有被吓 到:)
如果直接入手解决这个问题，就需要手动地分析文件系统结构，这样我们就需要编写很多多余的代码，所以我们不会这样去做，而是再一次参考微软伟大的手册――MSDN。"Defragmenting
Files "和"Disk Management Control
Codes"部分对于我们来说非常有用，那里面有文件系统驱动的控制代码，这些代码可以用在各种磁盘整理程序中。打开MSDN，无疑会发现，使用 IOCTL代码FSCTL_GET_RETRIEVAL_POINTERS可以获取文件分配图。也就是说我们只需要借助于这个IOCTL就可以获取被占用 文件的cluster
list并进行读取。
用此代码调用DeviceIoControl时，InputBuffer应该包含有STARTING_VCN_INPUT_BUFFER结构体，这个结构 体描述了文件cluster链的首元素，函数成功执行后，OutputBuffer将装有RETRIEVAL_POINTERS_BUFFER结构体，这 个结构体描述了分配图。我们来详细地看一下这个结构体：
typedef struct
{
LARGE_INTEGER StartingVcn;
} STARTING_VCN_INPUT_BUFFER, *PSTARTING_VCN_INPUT_BUFFER;
typedef struct RETRIEVAL_POINTERS_BUFFER
{
DWORD ExtentCount;
LARGE_INTEGER StartingVcn;
struct
{
LARGE_INTEGER NextVcn;
LARGE_INTEGER Lcn;
} Extents[1];
} RETRIEVAL_POINTERS_BUFFER, *PRETRIEVAL_POINTERS_BUFFER;
第一个结构体很容易懂，我们只需要向StartingVcn.QuadPart传递0，而第二个结构体的格式需要好好研究一下。第一个域 （ExtentCount）包含着结构体中Extents元素的数目。StartingVcn文件第一个cluster链的链号。每一个Extents元 素都包含有一个NextVcn，其含有链中cluser的数目，而Lcn――其第一个cluster的cluster号。也就是说所返回的信息就是 cluster链的描述符，其中每一个链都包含有某些个cluster。
现在返回信息的结构体的含义就已经明了了，到了编写函数的时候了，这个函数获取文件完整的cluster list并将其整理为数组形式。
ULONGLONG *GetFileClusters(
PCHAR lpFileName,
ULONG ClusterSize,
ULONG *ClCount,
ULONG *FileSize
)
{
HANDLE hFile;
ULONG OutSize;
ULONG Bytes, Cls, CnCount, r;
ULONGLONG *Clusters = NULL;
BOOLEAN Result = FALSE;
LARGE_INTEGER PrevVCN, Lcn;
STARTING_VCN_INPUT_BUFFER InBuf;
PRETRIEVAL_POINTERS_BUFFER OutBuf;
hFile = CreateFile(lpFileName, FILE_READ_ATTRIBUTES,
FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE |
FILE_SHARE_DELETE,
NULL, OPEN_EXISTING, 0, 0);
if (hFile != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
*FileSize = GetFileSize(hFile, NULL);
OutSize = sizeof(RETRIEVAL_POINTERS_BUFFER) + (*FileSize /
ClusterSize) * sizeof(OutBuf->Extents);
OutBuf = malloc(OutSize);
InBuf.StartingVcn.QuadPart = 0;
if (DeviceIoControl(hFile, FSCTL_GET_RETRIEVAL_POINTERS, &InBuf,
sizeof(InBuf), OutBuf, OutSize, &Bytes,
NULL))
{
*ClCount = (*FileSize + ClusterSize - 1) / ClusterSize;
Clusters = malloc(*ClCount * sizeof(ULONGLONG));
PrevVCN = OutBuf->StartingVcn;
for (r = 0, Cls = 0; r < OutBuf->ExtentCount; r++)
{
Lcn = OutBuf->Extents[r].Lcn;
for (CnCount = OutBuf->Extents[r].NextVcn.QuadPart -
PrevVCN.QuadPart;
CnCount; CnCount--, Cls++, Lcn.QuadPart++)
Clusters[Cls] = Lcn.QuadPart;
PrevVCN = OutBuf->Extents[r].NextVcn;
}
}
free(OutBuf);
CloseHandle(hFile);
}
return Clusters;
}
函数完成后我们就得到了描述文件clusters的数组以及clusters的数目，现在可以很容易地拷贝文件了：
void FileCopy(
PCHAR lpSrcName,
PCHAR lpDstName
)
{
ULONG ClusterSize, BlockSize;
ULONGLONG *Clusters;
ULONG ClCount, FileSize, Bytes;
HANDLE hDrive, hFile;
ULONG SecPerCl, BtPerSec, r;
PVOID Buff;
LARGE_INTEGER Offset;
CHAR Name[7];
Name[0] = lpSrcName[0];
Name[1] = ':';
Name[2] = 0;
GetDiskFreeSpace(Name, &SecPerCl, &BtPerSec, NULL, NULL);
ClusterSize = SecPerCl * BtPerSec;
Clusters = GetFileClusters(lpSrcName, ClusterSize, &ClCount,
&FileSize);
if (Clusters)
{
Name[0] = '\\';
Name[1] = '\\';
Name[2] = '.';
Name[3] = '\\';
Name[4] = lpSrcName[0];
Name[5] = ':';
Name[6] = 0;
hDrive = CreateFile(Name, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ |
FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, 0, 0);
if (hDrive != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
hFile = CreateFile(lpDstName, GENERIC_WRITE, 0, NULL,
CREATE_NEW, 0, 0);
if (hFile != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
Buff = malloc(ClusterSize);
for (r = 0; r < ClCount; r++, FileSize -= BlockSize)
{
Offset.QuadPart = ClusterSize * Clusters[r];
SetFilePointer(hDrive, Offset.LowPart,
&Offset.HighPart, FILE_BEGIN);
ReadFile(hDrive, Buff, ClusterSize, &Bytes, NULL);
BlockSize = FileSize < ClusterSize ? FileSize :
ClusterSize;
WriteFile(hFile, Buff, BlockSize, &Bytes, NULL);
}
free(Buff);
CloseHandle(hFile);
}
CloseHandle(hDrive);
}
free(Clusters);
}
}
文章到这里其实就结束了，现在要拷贝SAM简直易如反掌:)。在配套的示例中有将SAM拷贝到命令行指定的文件中的代码。
无疑，这种方法形式简单而功能强大，但遗憾的是它有着本质上的缺陷。这种方法只能用来读取以FILE_READ_ATTRIBUTES属性打开的文件，文 件不能压缩，不能加密，而且应该有自己的cluster（在NTFS下小文件可以整个放在MFT里）。同时要考虑到，在读取文件时文件可能被修改。
我想，如何与底层文件系统打交道大家都已经明白了。这个方法为rootkit提供了诸多的便利。系统里有保护文件不被修改的程序（比如说反病毒软件），但 是拥有了以RAW模式打开volume的权限之后，这些就形同虚设。再有，好的管理员会在自己的server上将重要文件的读写记录入日志文件，而直接访 问是逃不过日志记录的。要实现对文件的完全访问就不得不编写自己的NTFS驱动了。
方法三：寻找打开文件的句柄
如果文件由某个进程打开，那么这个进程就拥有了它的句柄。在我第二篇关于API拦截的文章里我讲解了如何搜索需要的句柄并用它打开进程，要访问已打开的文 件，我们也可以使用这种方法。我们需要使用ZwQuerySystemInformation函数来枚举句柄，将每一个句柄都用 DuplicateHandle进行复制，确定句柄属于那个文件（ZwQueryInformationFile），如果是要找的文件，就将句柄拷贝。
这些在理论上都讲得通，但在实践中会遇到两处难点。第一，在对打开的named pipe（工作于block
mode）的句柄调用ZwQueryInformationFile的时候，调用线程会等待pipe中的消息，而pipe中却可能没有消息，也就是说，调 用ZwQueryInformationFile的线程实际上永久性地挂起了。所以命名文件的获取不用在挑选句柄的主线程中进行，可以启动独立的线程并设 置一个timeout值来避免挂起。第二，在拷贝句柄后，两个句柄（我们进程的和打开文件进程的）将会指向同一个FileObject，从而当前的输入输 出模式、在文件中的位置以及其它与文件相关的信息就会由两个进程来共享。这时，甚至只是读取文件都会引起读取位置的改变，从而破坏了打开文件程序的正常运 行。为了避免这种情形，我们需要需要停止占用文件进程的线程、保存当前位置、拷贝文件、恢复当前位置以及重新启动占用文件的进程。这种方法不能用于许多情 形，比如要在运行的系统中拷贝注册表文件，用这种方法就不会成功。
我们先来试着实现对系统中所有已打开文件的句柄的枚举。为枚举句柄，每个句柄都由以下结构体描述：
typedef struct _SYSTEM_HANDLE
{
ULONG uIdProcess;
UCHAR ObjectType;
UCHAR Flags;
USHORT Handle;
POBJECT pObject;
ACCESS_MASK GrantedAccess;
} SYSTEM_HANDLE, *PSYSTEM_HANDLE;
这里的ObjectType域定义了句柄所属的对象类型。这里我们又遇到了问题――File类型的ObjectType在Windows
2000、XP和2003下的取值各不相同，所以我们不得不动态的定义这个值。为此我们用CreateFile来打开NUL设备，找到它的句柄并记下它的类型：
UCHAR GetFileHandleType()
{
HANDLE hFile;
PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION Info;
ULONG r;
UCHAR Result = 0;
hFile = CreateFile("NUL", GENERIC_READ, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, 0);
if (hFile != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
Info = GetInfoTable(SystemHandleInformation);
if (Info)
{
for (r = 0; r < Info->uCount; r++)
{
if (Info->aSH[r].Handle == (USHORT)hFile &&
Info->aSH[r].uIdProcess == GetCurrentProcessId())
{
Result = Info->aSH[r].ObjectType;
break;
}
}
HeapFree(hHeap, 0, Info);
}
CloseHandle(hFile);
}
return Result;
}
现在知道了句柄的类型我们就可以枚举系统中打开的文件了。首先我们来用句柄获取打开文件的文件名：
typedef struct _NM_INFO
{
HANDLE hFile;
FILE_NAME_INFORMATION Info;
WCHAR Name[MAX_PATH];
} NM_INFO, *PNM_INFO;
DWORD WINAPI
GetFileNameThread(PVOID lpParameter)
{
PNM_INFO NmInfo = lpParameter;
IO_STATUS_BLOCK IoStatus;
int r;
NtQueryInformationFile(NmInfo->hFile, &IoStatus, &NmInfo->Info,
sizeof(NM_INFO) - sizeof(HANDLE),
FileNameInformation);
return 0;
}
void GetFileName(HANDLE hFile, PCHAR TheName)
{
HANDLE hThread;
PNM_INFO Info = HeapAlloc(hHeap, 0, sizeof(NM_INFO));
Info->hFile = hFile;
hThread = CreateThread(NULL, 0, GetFileNameThread, Info, 0, NULL);
if (WaitForSingleObject(hThread, INFINITE) == WAIT_TIMEOUT)
TerminateThread(hThread, 0);
CloseHandle(hThread);
memset(TheName, 0, MAX_PATH);
WideCharToMultiByte(CP_ACP, 0, Info->Info.FileName,
Info->Info.FileNameLength >> 1, TheName, MAX_PATH, NULL, NULL);
HeapFree(hHeap, 0, Info);
}
现在来枚举打开的文件：
void main()
{
PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION Info;
ULONG r;
CHAR Name[MAX_PATH];
HANDLE hProcess, hFile;
hHeap = GetProcessHeap();
ObFileType = GetFileHandleType();
Info = GetInfoTable(SystemHandleInformation);
if (Info)
{
for (r = 0; r < Info->uCount; r++)
{
if (Info->aSH[r].ObjectType == ObFileType)
{
hProcess = OpenProcess(PROCESS_DUP_HANDLE, FALSE,
Info->aSH[r].uIdProcess);
if (hProcess)
{
if (DuplicateHandle(hProcess, (HANDLE)Info->aSH[r].Handle,
GetCurrentProcess(), &hFile, 0, FALSE,
DUPLICATE_SAME_ACCESS))
{
GetFileName(hFile, Name);
printf("%s\n", Name);
CloseHandle(hFile);
}
CloseHandle(hProcess);
}
}
}
HeapFree(hHeap, 0, Info);
}
}
现在对于文件的拷贝我们剩下的工作只是找到所需句柄后用ReadFile读取它。这里一定要使用前面提到的机制，不可疏忽。
这种方法的优点是实现简单，但是其缺点更多，所以这个方法只适用于确定文件被那个进程占用。