windows 安全模型简介 操作系统中有些资源是不能由用户代码直接访问的，比如线程进程，文件等等，这些资源必须由系统级代码由RING3层进入到RING0层操作，并且返回一些标识供用户程序使用，一般调用某个函数陷入到内核，这样的函数叫做系统调用，而有些不直接陷入到内核，一般叫做系统API，linux中使用系统调用，而windows中封装了一系列的API。windows对象与句柄windows对象操作系统为了安全，提供了一种保护机制，这种机制会禁止用户操作某些资源，避免用户过于关注细节，或者由于操作不当而造成系统崩溃。windows中将所有这些资源封装成了一个个对象。对象就是操作系统为了维护这些资源而定义的一系列的数据结构。对象这个词我们很容易联想到面向对象编程语言中的对象，对象其实就是对一些数据以及操作这些数据的一个封装，而windows是采用面向对象思想开发的，所以我们可以将windows中的对象想象成面向对象中的对象，而windows针对每种对象都提供了操作函数，这些函数一般都会以句柄作为第一个参数，这就有点像类函数中传入的this指针。而这操作对象的函数就是类函数。windows中总共有三种对象：GUI对象、GDI对象、内核对象。windows中的句柄windows中对象的操作是由系统提供的一系列的API函数来完成，这些函数有一个共同特点，就是以HANDLE 句柄作为第一个参数，windows中采用句柄来唯一标识每个内核对象。在windows中句柄的定义如下：typedef void * HANDLE从上面的定义可以看出，这个句柄应该是指向这个对象的结构体的指针。由于每次在程序启动时内存都是随机分配的，所以句柄不要使用硬编码的方式，同时在复制内核对像的时候，并不是简单的复制它的句柄，对象的复制有专门的函数，DuplicateHandle,该函数原型如下：BOOL DuplicateHandle( HANDLE hSourceProcessHandle, //源对象所在进程句柄 HANDLE hSourceHandle, //源对象句柄 HANDLE hTargetProcessHandle, //目标对象所在进程句柄 LPHANDLE lpTargetHandle, //返回目标对象的句柄 DWORD dwDesiredAccess, //以何种权限复制 BOOL bInheritHandle, //复制的对象句柄是否可继承 DWORD dwOptions //标记一些特殊的动作 );下面是一个例子代码：HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); HANDLE hMutexDup, hThread; DWORD dwThreadId; DuplicateHandle(GetCurrentProcess(),hMutex,GetCurrentProcess(),&hMutexDup, 0,FALSE,DUPLICATE_SAME_ACCESS);上述代码在本进程中复制了一个互斥对象对象的句柄。windows 安全对象模型windows中的内核对象由进程和线程进行操作，而对象就好像一个被锁上的房间，进程想要访问对象，并对对象进程某种操作，就必须获取这个对象的钥匙，而线程就好像拥有钥匙的人，只有钥匙是对的，才可以访问。这把锁能够由不同的钥匙打开，这些钥匙信息存储在ACE中，而只有当ACE中的信息与访问字串这个钥匙匹配才可以打开。我们一般把这个钥匙称为访问字串（Token）访问字串访问字串主要包括：用户标识、组标识、优先权信息、以及其他访问信息。用户标识：用于唯一标识每个用户，就好像为每个用户都分配了一个唯一的用户ID组标识：用户所属组的唯一标识ID优先权：一般系统对每个用户以及它所属组分配了一些权限，而有的时候这些权限并不够，这个时候需要通过这个优先权信息额外新增一些权限当用户登录windows系统时，系统就为这个用户分配了一个带有该用户信息的访问字串，该用户创建的每个安全对象都有这个访问字串的拷贝，当用户打开的进程试图访问某个安全对象时系统就在对象的ACL中查找该用户是否有某项权限。有这个权限才能对对象进行这项操作。子进程的访问字串一般继承与父进程，但是子进程也可以自行创建访问字串来覆盖原来的访问字串。操作访问字串所使用的API主要有以下几个：OpenProcessToken //打开进程的访问令牌OpenThreadToken //打开线程的访问令牌AdjustTokenGroups //改变用户组的访问令牌AdjustTokenPrivileges //改变令牌的访问特权GetTokenInformation //获取访问令牌的信息SetTokenInformation //设置访问令牌信息下面主要介绍一下函数GetTokenInformation 的用法：BOOL WINAPI GetTokenInformation( __in HANDLE TokenHandle, //访问字串的句柄 __in TOKEN_INFORMATION_CLASS TokenInformationClass, //需要返回访问字串哪方面的信息 __out_opt LPVOID TokenInformation, //用于接收返回信息的缓冲 __in DWORD TokenInformationLength, //缓冲的长度 __out PDWORD ReturnLength //实际所需的缓冲的长度 ); 这个函数可以返回访问令牌多方面的信息，具体返回哪个方面的信息，需要通过第二个参数来指定，这个参数是一个枚举类型，表示需要获取的信息，每个方面的信息都定义了对应的结构体，这些信息可以由MSDN中查到。另外这个函数支持两次调用，第一次传入NULL指针和0长度，这样通过最后一个参数可以得到具体所需要的缓冲的大小。SID访问字串中用户与用户组采用安全标识符的方式唯一标识（Security Indentifer SID）,系统中的SID是唯一的。它主要用来标识下面的这些内容：安全描述符中的所有者和用户组被ACE认可的访问者访问字串的用户和组SID的长度是可变的，在使用时不应该使用SID这个数据类型，因为这个时候还不知道需要的长度是多少，应该由系统来创建并返回它的指针，所以在使用时需要使用SID的指针。下面是一些操作SID的APIAllocateAndInitializeSid //初始化一个SIDFreeSid //释放一个SIDCopySid //拷贝一个SIDEqualSid //判断两个SID是否相等GetLengthSid //获取SID的长度IsValidSid //是否是有效的SIDConvertSidToStringSid //将SID转化为字符串的方式下面是一个利用这些API获取系统用户组的SID和当前登录用户的SID的例子：BOOL GetLoginSid(HANDLE hToken, PSID *ppsid); //SID本身大小是不可知的，所以在传入参数时应该传入2级指针，由函数自己决定大小 void FreeSid(PSID *ppsid); int _tmain(int argc, TCHAR* argv[]) { setlocale(LC_ALL, "chs"); HANDLE hProcess = GetCurrentProcess(); HANDLE hToken = NULL; OpenProcessToken(hProcess, TOKEN_ALL_ACCESS, &hToken); PSID pSid = NULL; GetLoginSid(hToken, &pSid); LPTSTR pStringSid = NULL; ConvertSidToStringSid(pSid, &pStringSid); _tprintf(_T("当前登录的用户sid = %s\n"), pStringSid); FreeSid(&pSid); return 0; } BOOL GetLoginSid(HANDLE hToken, PSID *ppsid) { TOKEN_GROUPS *ptg = NULL; BOOL bSuccess = FALSE; DWORD dwLength = 0; if(!GetTokenInformation(hToken, TokenGroups, ptg, 0, &dwLength)) { if (ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER != GetLastError()) { goto __CLEAN_UP; } ptg = (TOKEN_GROUPS*)HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, dwLength); if (!GetTokenInformation(hToken, TokenGroups, ptg, dwLength, &dwLength)) { goto __CLEAN_UP; } } _tprintf(_T("共找到%d个组SID\n"), ptg->GroupCount); LPTSTR pStringSid = NULL; for (int i = 0; i < ptg->GroupCount; i++) { ConvertSidToStringSid(ptg->Groups[i].Sid, &pStringSid); _tprintf(_T("\t id = %d sid = %s"), i, pStringSid); if ((ptg->Groups[i].Attributes & SE_GROUP_LOGON_ID) == SE_GROUP_LOGON_ID) { _tprintf(_T("此用户为当前登录的用户")); *ppsid = (PSID)HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, dwLength); CopySid(dwLength, *ppsid, ptg->Groups[i].Sid); } _tprintf(_T("\n")); } __CLEAN_UP: if (ptg != NULL) { HeapFree(GetProcessHeap(), 0, ptg); } return bSuccess; } void FreeSid(PSID *ppsid) { HeapFree(GetProcessHeap(), 0, *ppsid); *ppsid = NULL; }这个例子是MSDN中的一个例子，上述代码中首先获取进程的访问令牌，然后通过函数GetTokenInformation 获取访问令牌的信息。通过传入TokenGroups这个值获取当前用户所在用户组的访问字串。并将信息保存到结构体TOKEN_GROUPS中最后通过(ptg->Groups[i].Attributes & SE_GROUP_LOGON_ID) == SE_GROUP_LOGON_ID这样一个表达式来判断当前的SID是否是登录用户的。优先权优先权是由字符串标识的局部唯一的标识符（LUID)优先权是由系统管理员分配给对应的用户，一般不能通过编程的方式提升用户的优先权，但是有时候即使用户具有某个优先权，但是它启动的程序并不具有相关的优先权。这个时候可以通过编程的方式提升用户进程特权。系统有3个值代表一个优先权：字符串名，整个系统上都有意义，称为全局名，这个字符串并不是一个可读的字符串，显示出来的信息不一定能看得懂。显示给用户的可读名称；如：改变系统时间（可以在组策略中查看）每个计算机都不同的局部值；下面有几个常用的优先权：#define SE_DEBUG_NAME TEXT("SeDebugPrivilege") //调试进程 #define SE_LOAD_DRIVER_NAME TEXT("SeLoadDriverPrivilege") //装载驱动 #define SE_LOCK_MEMORY_NAME TEXT("SeLockMemoryPrivilege") //锁定内存页面 #define SE_SHUTDOWN_NAME TEXT("SeShutdownPrivilege") //关机下面是几个优先权函数LookupPrivilegeValue //查询优先权的值LookupPrivilegeDisplayName //查询优先权的输出名LookupPrivilegeName //查询优先权的名称PrivilegeCheck //优先权信息检查下面是一个获取用户特权信息的代码：int _tmain(int argc, TCHAR *argv[]) { setlocale(LC_ALL, "chs"); HANDLE hToken = NULL; HANDLE hProcess = GetCurrentProcess(); OpenProcessToken(hProcess, TOKEN_ADJUST_PRIVILEGES | TOKEN_QUERY, &hToken); TOKEN_PRIVILEGES* ptg = NULL; DWORD dwTgSize = 0; TCHAR szName[255] = _T(""); TCHAR szDisplay[255] = _T(""); DWORD languageID = GetUserDefaultLangID(); if (!GetTokenInformation(hToken, TokenPrivileges, ptg, 0, &dwTgSize)) { if (ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER != GetLastError()) { _tprintf(_T("获取令牌失败\n")); return 0; } ptg = (TOKEN_PRIVILEGES*)HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, dwTgSize); if (!GetTokenInformation(hToken, TokenPrivileges, ptg, dwTgSize, &dwTgSize)) { _tprintf(_T("读取令牌信息失败\n")); return 0; } } _tprintf(_T("用户的特权信息:\n")); for(int i = 0; i < ptg->PrivilegeCount; i++) { DWORD dwName = sizeof(szName) / sizeof(TCHAR); DWORD dwDisplay = sizeof(szDisplay) / sizeof(TCHAR); LookupPrivilegeName(NULL, &ptg->Privileges[i].Luid, szName, &dwName); LookupPrivilegeDisplayName(NULL, szName, szDisplay, &dwDisplay, &languageID); _tprintf(_T("\t 特权名%s %s"), szName, szDisplay); if (ptg->Privileges[i].Attributes & ((SE_PRIVILEGE_ENABLED | SE_PRIVILEGE_ENABLED_BY_DEFAULT))) { _tprintf(_T("特权开放\n")); }else { _tprintf(_T("特权关闭\n")); } } HeapFree(GetProcessHeap(), 0, ptg); return 0; }下面是进程提权的代码：int _tmain(int argc, TCHAR *argv[]) { HANDLE hToken = NULL; HANDLE hProcess = GetCurrentProcess(); SetPrivileges(hToken, SE_TCB_NAME , TRUE); return 0; } BOOL SetPrivileges(HANDLE hToken, LPTSTR lpPrivilegesName, BOOL bEnablePrivilege) { //获取Token的特权信息 LUID uid = {0}; LookupPrivilegeValue(NULL, lpPrivilegesName, &uid); TOKEN_PRIVILEGES tp = {0}; tp.PrivilegeCount = 1; tp.Privileges[0].Luid = uid; if (bEnablePrivilege) { tp.Privileges[0].Attributes = SE_PRIVILEGE_ENABLED; }else { tp.Privileges[0].Attributes = 0; } AdjustTokenPrivileges(hToken, FALSE, &tp, sizeof(TOKEN_PRIVILEGES), NULL, NULL); if ( GetLastError() == ERROR_NOT_ALL_ASSIGNED ) { _tprintf(_T("分配指定的特权(%s)失败. \n"),lpPrivilegesName); return FALSE; } return TRUE; }安全描述符安全描述符中通常包含信息：所有者、主组、任选访问控制列表（DACL）、系统访问控制列表（SACL）安全描述符是以SECURITE_DESCRIPTOR结构开始，后面连续跟着安全描述符的其它信息访问控制列表访问控制列表（Access Control List ACL）主要由多个访问访问控制入口（Access Control Entries ACE）组成。ACE用于标识一个用户、组或局部组以及它们中每一个允许的访问权；安全描述符的创建在创建安全访问对象的函数中一般都需要填入一个SECURITY_ATTRIBUTES结构体的指针，我们要么给定一个NULL值使其具有默认的安全属性，或者自己创建一个安全描述符并将他的指针传入。创建一个安全描述符主要有下面几步：用函数 AllocateAndInitializeSid 创建用户的SID。函数的定义如下：BOOL WINAPI AllocateAndInitializeSid( __in PSID_IDENTIFIER_AUTHORITY pIdentifierAuthority, //用于表示该SID标识的颁发机构 __in BYTE nSubAuthorityCount, //SID有多少个子部分 __in DWORD dwSubAuthority0, //第0个子部分 __in DWORD dwSubAuthority1, __in DWORD dwSubAuthority2, __in DWORD dwSubAuthority3, __in DWORD dwSubAuthority4, __in DWORD dwSubAuthority5, __in DWORD dwSubAuthority6, __in DWORD dwSubAuthority7, __out PSID* pSid //返回一个PSID的指针 );SID主要由一个颁发机构以及一个或者多个32位的唯一的RID组成这些RID通过参数dwSubAuthority0到dwSubAuthority7生成。对应的用户SID都有固定的组合。这个我还没找到具体的用户与SID是如何定义的。为该用户SID分配访问控制权限，主要通过填充结构体EXPLICIT_ACCESS成员来实现，这个结构体的定义如下：typedef struct _EXPLICIT_ACCESS { DWORD grfAccessPermissions; //制定用户权限 ACCESS_MODE grfAccessMode; //用于表示允许、拒绝、审查特定用户的权限 DWORD grfInheritance; //当前的权限是否可以继承 TRUSTEE Trustee; //这是一个访问托管 } EXPLICIT_ACCESS, *PEXPLICIT_ACCESS;3.用API SetEntriesInAcl将上述结构体放入到ACL中分配并初始化SECURITY_DESCRIPTOR结构体，初始化该结构体所用到的API 是InitializeSecurityDescriptor将SECURITY_DESCRIPTOR结构加入到安全描述符中，安全描述符的结构体是：SECURITY_ATTRIBUTES下面是一个具体的例子(这个例子来自MSDN)： SID_IDENTIFIER_AUTHORITY SIDAuthorityNT = SECURITY_WORLD_SID_AUTHORITY; SID_IDENTIFIER_AUTHORITY SIDAuthorityWord = SECURITY_NT_AUTHORITY; PSID pEveryOneSid = NULL; PSID pAdminSid = NULL; EXPLICIT_ACCESS ea[2] = {0}; PACL pAcl = NULL; //创建everyone用户的SID AllocateAndInitializeSid(&SIDAuthorityWord, 1, SECURITY_WORLD_RID, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, &pEveryOneSid); PSECURITY_DESCRIPTOR pSD = NULL; //定义everyone 的访问控制信息 ea[0].grfAccessMode = SET_ACCESS; //用于表示允许、拒绝、审查特定用户的权限 ea[0].grfAccessPermissions = KEY_READ; //制定用户权限 ea[0].grfInheritance = FALSE; ea[0].Trustee.TrusteeType = TRUSTEE_IS_WELL_KNOWN_GROUP; ea[0].Trustee.TrusteeForm = TRUSTEE_IS_SID; ea[0].Trustee.ptstrName = (LPTSTR)pEveryOneSid; //创建administor用户组的SID AllocateAndInitializeSid(&SIDAuthorityNT, 2, SECURITY_BUILTIN_DOMAIN_RID,DOMAIN_ALIAS_RID_ADMINS, 0, 0, 0, 0, 0, 0, &pAdminSid); ea[1].grfAccessMode = SET_ACCESS; ea[1].grfAccessPermissions = KEY_ALL_ACCESS; ea[1].grfInheritance = FALSE; ea[1].Trustee.TrusteeForm = TRUSTEE_IS_SID; ea[1].Trustee.TrusteeType = TRUSTEE_IS_GROUP; ea[1].Trustee.ptstrName = (LPTSTR)pAdminSid; //将以上两个SID加入到ACL中 SetEntriesInAcl(2, ea, NULL, &pAcl); pSD = (PSECURITY_DESCRIPTOR) HeapAlloc(GetProcessHeap(), 0, SECURITY_DESCRIPTOR_MIN_LENGTH); //初始化一个SECURITY_DESCRIPTOR结构 InitializeSecurityDescriptor(&pSD, SECURITY_DESCRIPTOR_REVISION); //将SECURITY_DESCRIPTOR结构加入到安全描述符中 SECURITY_ATTRIBUTES sa = {0}; sa.bInheritHandle = FALSE; sa.lpSecurityDescriptor = pSD; sa.nLength = sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES); HKEY hkSub = NULL; DWORD dwDisposition = 0; RegCreateKeyEx(HKEY_CURRENT_USER, _T("mykey"), 0, _T(""), 0, KEY_READ | KEY_WRITE, &sa, &hkSub, &dwDisposition); if (pEveryOneSid) { FreeSid(pEveryOneSid); } if (pAdminSid) { FreeSid(pAdminSid); } if (pAcl) { LocalFree(pAcl); } HeapFree(GetProcessHeap(), 0, pSD); if (hkSub) { RegCloseKey(hkSub); }