用ollydbg浅识TEB和PEB用来反跟踪 x86

大部分内容引用于:
http://bbs.pediy.com/thread-119827.htm

以下内容基于x86系统,x64请查看 使用WinDbg验证PEB 基于x64

首先,来了解下什么是TEB和PEB。

TEB(Thread Environment Block,线程环境块):

系统在此TEB中保存频繁使用的线程相关的数据。位于用户地址空间。进程中的每个线程都有自己的一个TEB。一个进程的所有TEB都以堆栈的方式,存放在从0x7FFDE000(WinXP SP1)开始的线性内存中,每4KB为一个完整的TEB,不过该内存区域是向下扩展的。
在用户模式下,当前线程的TEB位于独立的4KB段,可通过CPU的FS寄存器来访问该段,存储在[FS:0]
在用户态下WinDbg中可用命令!teb取得TEB地址。

x64 下的TEB

Windows x64中,TEB的寄存器换做了GS寄存器,使用[GS:0x30]访问
Visual C++ 中可以使用函数

NtCurrentTeb();
// x86
__readfsqword(0x18);
// x64
__readgsqword(0x30);

为什么是0x18请看下文

以下内容以x86为例,x64请使用WinDbg自行修正

PEB(Process Environment Block,进程环境块)

存放进程信息,每个进程都有自己的PEB信息。
位于用户地址空间。在Win XP SP1下,进程环境块的地址对于每个进程来说是固定的,在0x7FFDF000处,这是用户地址空间,所以程序能够直接访问。
准确的PEB地址应从系统的EPROCESS结构的0x1b0偏移处获得,但由于EPROCESS在系统地址空间,访问这个结构需要有ring0的权限。
Windows SP2之后这个地址是随机映射的,所以PEB地址只能通过FS:[0x30]GS:[0x60]来取。

// x64
__readgsqword(0x60);
// x86
__readfsqword(0x30);

为什么是0x30,请往下看

TEB的结构

因为winnt.h中并未提供TEB的结构,所以借助于WinDbg工具来观察 TEB 结构。

dt _TEB
   +0x000 NtTib            : _NT_TIB
   +0x01c EnvironmentPointer : Ptr32 Void
   +0x020 ClientId         : _CLIENT_ID
   +0x028 ActiveRpcHandle  : Ptr32 Void
   +0x02c ThreadLocalStoragePointer : Ptr32 Void
   +0x030 ProcessEnvironmentBlock : Ptr32 _PEB
   +0x034 LastErrorValue   : Uint4B
   +0x038 CountOfOwnedCriticalSections : Uint4B
   +0x03c CsrClientThread  : Ptr32 Void
   +0x040 Win32ThreadInfo  : Ptr32 Void
   +0x044 User32Reserved   : [26] Uint4B
   +0x0ac UserReserved     : [5] Uint4B
   +0x0c0 WOW32Reserved    : Ptr32 Void
   +0x0c4 CurrentLocale    : Uint4B
   +0x0c8 FpSoftwareStatusRegister : Uint4B
   +0x0cc SystemReserved1  : [54] Ptr32 Void
   +0x1a4 ExceptionCode    : Int4B
   +0x1a8 ActivationContextStackPointer : Ptr32 _ACTIVATION_CONTEXT_STACK
   +0x1ac SpareBytes       : [36] UChar
   +0x1d0 TxFsContext      : Uint4B
   +0x1d4 GdiTebBatch      : _GDI_TEB_BATCH
   +0x6b4 RealClientId     : _CLIENT_ID
   +0x6bc GdiCachedProcessHandle : Ptr32 Void
   +0x6c0 GdiClientPID     : Uint4B
   +0x6c4 GdiClientTID     : Uint4B
   +0x6c8 GdiThreadLocalInfo : Ptr32 Void
   +0x6cc Win32ClientInfo  : [62] Uint4B
   +0x7c4 glDispatchTable  : [233] Ptr32 Void
   +0xb68 glReserved1      : [29] Uint4B
   +0xbdc glReserved2      : Ptr32 Void
   +0xbe0 glSectionInfo    : Ptr32 Void
   +0xbe4 glSection        : Ptr32 Void
   +0xbe8 glTable          : Ptr32 Void
   +0xbec glCurrentRC      : Ptr32 Void
   +0xbf0 glContext        : Ptr32 Void
   +0xbf4 LastStatusValue  : Uint4B
   +0xbf8 StaticUnicodeString : _UNICODE_STRING
   +0xc00 StaticUnicodeBuffer : [261] Wchar
   +0xe0c DeallocationStack : Ptr32 Void
   +0xe10 TlsSlots         : [64] Ptr32 Void
   +0xf10 TlsLinks         : _LIST_ENTRY
   +0xf18 Vdm              : Ptr32 Void
   +0xf1c ReservedForNtRpc : Ptr32 Void
   +0xf20 DbgSsReserved    : [2] Ptr32 Void
   +0xf28 HardErrorMode    : Uint4B
   +0xf2c Instrumentation  : [9] Ptr32 Void
   +0xf50 ActivityId       : _GUID
   +0xf60 SubProcessTag    : Ptr32 Void
   +0xf64 EtwLocalData     : Ptr32 Void
   +0xf68 EtwTraceData     : Ptr32 Void
   +0xf6c WinSockData      : Ptr32 Void
   +0xf70 GdiBatchCount    : Uint4B
   +0xf74 CurrentIdealProcessor : _PROCESSOR_NUMBER
   +0xf74 IdealProcessorValue : Uint4B
   +0xf74 ReservedPad0     : UChar
   +0xf75 ReservedPad1     : UChar
   +0xf76 ReservedPad2     : UChar
   +0xf77 IdealProcessor   : UChar
   +0xf78 GuaranteedStackBytes : Uint4B
   +0xf7c ReservedForPerf  : Ptr32 Void
   +0xf80 ReservedForOle   : Ptr32 Void
   +0xf84 WaitingOnLoaderLock : Uint4B
   +0xf88 SavedPriorityState : Ptr32 Void
   +0xf8c SoftPatchPtr1    : Uint4B
   +0xf90 ThreadPoolData   : Ptr32 Void
   +0xf94 TlsExpansionSlots : Ptr32 Ptr32 Void
   +0xf98 MuiGeneration    : Uint4B
   +0xf9c IsImpersonating  : Uint4B
   +0xfa0 NlsCache         : Ptr32 Void
   +0xfa4 pShimData        : Ptr32 Void
   +0xfa8 HeapVirtualAffinity : Uint4B
   +0xfac CurrentTransactionHandle : Ptr32 Void
   +0xfb0 ActiveFrame      : Ptr32 _TEB_ACTIVE_FRAME
   +0xfb4 FlsData          : Ptr32 Void
   +0xfb8 PreferredLanguages : Ptr32 Void
   +0xfbc UserPrefLanguages : Ptr32 Void
   +0xfc0 MergedPrefLanguages : Ptr32 Void
   +0xfc4 MuiImpersonation : Uint4B
   +0xfc8 CrossTebFlags    : Uint2B
   +0xfc8 SpareCrossTebBits : Pos 0, 16 Bits
   +0xfca SameTebFlags     : Uint2B
   +0xfca SafeThunkCall    : Pos 0, 1 Bit
   +0xfca InDebugPrint     : Pos 1, 1 Bit
   +0xfca HasFiberData     : Pos 2, 1 Bit
   +0xfca SkipThreadAttach : Pos 3, 1 Bit
   +0xfca WerInShipAssertCode : Pos 4, 1 Bit
   +0xfca RanProcessInit   : Pos 5, 1 Bit
   +0xfca ClonedThread     : Pos 6, 1 Bit
   +0xfca SuppressDebugMsg : Pos 7, 1 Bit
   +0xfca DisableUserStackWalk : Pos 8, 1 Bit
   +0xfca RtlExceptionAttached : Pos 9, 1 Bit
   +0xfca InitialThread    : Pos 10, 1 Bit
   +0xfca SpareSameTebBits : Pos 11, 5 Bits
   +0xfcc TxnScopeEnterCallback : Ptr32 Void
   +0xfd0 TxnScopeExitCallback : Ptr32 Void
   +0xfd4 TxnScopeContext  : Ptr32 Void
   +0xfd8 LockCount        : Uint4B
   +0xfdc SpareUlong0      : Uint4B
   +0xfe0 ResourceRetValue : Ptr32 Void

以下是一份x86_NT_TEB结构实现,可供参考

typedef struct _NT_TEB
{
   NT_TIB Tib;                         // 00h
   PVOID EnvironmentPointer;           // 1Ch
   CLIENT_ID Cid;                      // 20h
   PVOID ActiveRpcInfo;                // 28h
   PVOID ThreadLocalStoragePointer;    // 2Ch
   PPEB Peb;                           // 30h
   ULONG LastErrorValue;               // 34h
   ULONG CountOfOwnedCriticalSections; // 38h
   PVOID CsrClientThread;              // 3Ch
   PVOID Win32ThreadInfo;              // 40h
   ULONG Win32ClientInfo[0x1F];        // 44h
   PVOID WOW32Reserved;                // C0h
   ULONG CurrentLocale;                // C4h
   ULONG FpSoftwareStatusRegister;     // C8h
   PVOID SystemReserved1[0x36];        // CCh
   PVOID Spare1;                       // 1A4h
   LONG ExceptionCode;                 // 1A8h
   ULONG SpareBytes1[0x28];            // 1ACh
   PVOID SystemReserved2[0xA];         // 1D4h
   GDI_TEB_BATCH GdiTebBatch;          // 1FCh
   ULONG gdiRgn;                       // 6DCh
   ULONG gdiPen;                       // 6E0h
   ULONG gdiBrush;                     // 6E4h
   CLIENT_ID RealClientId;             // 6E8h
   PVOID GdiCachedProcessHandle;       // 6F0h
   ULONG GdiClientPID;                 // 6F4h
   ULONG GdiClientTID;                 // 6F8h
   PVOID GdiThreadLocaleInfo;          // 6FCh
   PVOID UserReserved[5];              // 700h
   PVOID glDispatchTable[0x118];       // 714h
   ULONG glReserved1[0x1A];            // B74h
   PVOID glReserved2;                  // BDCh
   PVOID glSectionInfo;                // BE0h
   PVOID glSection;                    // BE4h
   PVOID glTable;                      // BE8h
   PVOID glCurrentRC;                  // BECh
   PVOID glContext;                    // BF0h
   NTSTATUS LastStatusValue;           // BF4h
   UNICODE_STRING StaticUnicodeString; // BF8h
   WCHAR StaticUnicodeBuffer[0x105];   // C00h
   PVOID DeallocationStack;            // E0Ch
   PVOID TlsSlots[0x40];               // E10h
   LIST_ENTRY TlsLinks;                // F10h
   PVOID Vdm;                          // F18h
   PVOID ReservedForNtRpc;             // F1Ch
   PVOID DbgSsReserved[0x2];           // F20h
   ULONG HardErrorDisabled;            // F28h
   PVOID Instrumentation[0x10];        // F2Ch
   PVOID WinSockData;                  // F6Ch
   ULONG GdiBatchCount;                // F70h
   ULONG Spare2;                       // F74h
   ULONG Spare3;                       // F78h
   ULONG Spare4;                       // F7Ch
   PVOID ReservedForOle;               // F80h
   ULONG WaitingOnLoaderLock;          // F84h

   PVOID StackCommit;                  // F88h
   PVOID StackCommitMax;               // F8Ch
   PVOID StackReserve;                 // F90h

   PVOID MessageQueue;                 // ???
} NT_TEB, *PNT_TEB; 

_NT_TIB的结构

在上例中,第一行是一个_NT_TIB结构,占据0x1c的长度,结构在winnt.h中有实现:

typedef struct _NT_TIB {
    struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *ExceptionList;
    PVOID StackBase;
    PVOID StackLimit;
    PVOID SubSystemTib;
#if defined(_MSC_EXTENSIONS)
    union {
        PVOID FiberData;
        DWORD Version;
    };
#else
    PVOID FiberData;
#endif
    PVOID ArbitraryUserPointer;
    struct _NT_TIB *Self;
} NT_TIB;
typedef NT_TIB *PNT_TIB;

可以看出最后一个成员是*Self,也就是在0x18的位置
所以可以这么取FS:[0x18],从而得到TEB的地址
winnt.h中是这么实现的:

// x86
return (struct _TEB *)__readfsqword(FIELD_OFFSET(NT_TIB, Self));

x64 和 x86 中_NT_TIB结构的区别

//
// 32 and 64 bit specific version for wow64 and the debugger
//
typedef struct _NT_TIB32 {
    DWORD ExceptionList;
    DWORD StackBase;
    DWORD StackLimit;
    DWORD SubSystemTib;

#if defined(_MSC_EXTENSIONS)
    union {
        DWORD FiberData;
        DWORD Version;
    };
#else
    DWORD FiberData;
#endif

    DWORD ArbitraryUserPointer;
    DWORD Self;
} NT_TIB32, *PNT_TIB32;

typedef struct _NT_TIB64 {
    DWORD64 ExceptionList;
    DWORD64 StackBase;
    DWORD64 StackLimit;
    DWORD64 SubSystemTib;

#if defined(_MSC_EXTENSIONS)
    union {
        DWORD64 FiberData;
        DWORD Version;
    };

#else
    DWORD64 FiberData;
#endif

    DWORD64 ArbitraryUserPointer;
    DWORD64 Self;
} NT_TIB64, *PNT_TIB64;

取PEB地址

看到没有 :

+0x030 ProcessEnvironmentBlock : Ptr32 _PEB

  PPEB Peb;                           // 30h

TEB偏移的0x30地址就是PEB的地址,所以上例使用FS:[0x30]即可取到,下面使用WinDbg来看看PEB的结构:

dt _PEB
内容太长,略过

结构的实现如下

typedef struct _PEB
{
   UCHAR InheritedAddressSpace;                     // 00h
   UCHAR ReadImageFileExecOptions;                  // 01h
   UCHAR BeingDebugged;                             // 02h 这里就表示程序是否是在被调试模式
   UCHAR Spare;                                     // 03h
   PVOID Mutant;                                    // 04h
   PVOID ImageBaseAddress;                          // 08h
   PPEB_LDR_DATA Ldr;                               // 0Ch
   PRTL_USER_PROCESS_PARAMETERS ProcessParameters;  // 10h
   PVOID SubSystemData;                             // 14h
   PVOID ProcessHeap;                               // 18h
   PVOID FastPebLock;                               // 1Ch
   PPEBLOCKROUTINE FastPebLockRoutine;              // 20h
   PPEBLOCKROUTINE FastPebUnlockRoutine;            // 24h
   ULONG EnvironmentUpdateCount;                    // 28h
   PVOID* KernelCallbackTable;                      // 2Ch
   PVOID EventLogSection;                           // 30h
   PVOID EventLog;                                  // 34h
   PPEB_FREE_BLOCK FreeList;                        // 38h
   ULONG TlsExpansionCounter;                       // 3Ch
   PVOID TlsBitmap;                                 // 40h
   ULONG TlsBitmapBits[0x2];                        // 44h
   PVOID ReadOnlySharedMemoryBase;                  // 4Ch
   PVOID ReadOnlySharedMemoryHeap;                  // 50h
   PVOID* ReadOnlyStaticServerData;                 // 54h
   PVOID AnsiCodePageData;                          // 58h
   PVOID OemCodePageData;                           // 5Ch
   PVOID UnicodeCaseTableData;                      // 60h
   ULONG NumberOfProcessors;                        // 64h
   ULONG NtGlobalFlag;                              // 68h
   UCHAR Spare2[0x4];                               // 6Ch
   LARGE_INTEGER CriticalSectionTimeout;            // 70h
   ULONG HeapSegmentReserve;                        // 78h
   ULONG HeapSegmentCommit;                         // 7Ch
   ULONG HeapDeCommitTotalFreeThreshold;            // 80h
   ULONG HeapDeCommitFreeBlockThreshold;            // 84h
   ULONG NumberOfHeaps;                             // 88h
   ULONG MaximumNumberOfHeaps;                      // 8Ch
   PVOID** ProcessHeaps;                            // 90h
   PVOID GdiSharedHandleTable;                      // 94h
   PVOID ProcessStarterHelper;                      // 98h
   PVOID GdiDCAttributeList;                        // 9Ch
   PVOID LoaderLock;                                // A0h
   ULONG OSMajorVersion;                            // A4h
   ULONG OSMinorVersion;                            // A8h
   ULONG OSBuildNumber;                             // ACh
   ULONG OSPlatformId;                              // B0h
   ULONG ImageSubSystem;                            // B4h
   ULONG ImageSubSystemMajorVersion;                // B8h
   ULONG ImageSubSystemMinorVersion;                // C0h
   ULONG GdiHandleBuffer[0x22];                     // C4h

   PVOID ProcessWindowStation;                      // ???
} PEB, *PPEB;

ImageBaseAddress就是基址了

WinDbg下可以使用!peb查看当前进程的PEB地址

OllyDbg查看

Windows XP Sp1为例:

我这里写一个小程序里面就调用一个函数GetModuleHandle。


image.png

跟进这个函数去看看


image.png

这个就是这个函数的执行体了,咱们要关心的就是7C80B764这个地址的一句:
mov eax,dword ptr fs:[18]

fs:[0]寄存器里面存的就是指向TEB的地址,看看是什么地址啊,

image.png

看到没eax指向的就是TEB的地址,接着执行,teb地址偏移30由上面的头文件就可以看出是peb的地址了
image.png

此时可以确定peb的地址就是0x7FFDE000

image.png

BeingDebugged的偏移是0x2,值为1,代表正在被调试中
ImageBaseAddress的偏移是0x8,值为00400000,基址

使用以下汇编代码判断程序是否被调试

mov     eax, fs:[30h]               ;指向 PEB

movzx   eax, byte ptr [eax + 2h]
or      al, al
jz      _Fine

图文结构

PEB结构

TEB PEB PEB_LDR_DATA

PEB 链表结构

PEB_LDR_DATA LDR_MODULE

根据上面的结构,结合上面两幅图诠释了TEB的内部结构:

  1. 取PEB地址指针有两种手段:
    手段一:FS:[0x18]+0x30
    手段二:FS:[0x30]
  2. TIB结构实际被包含在TEB的首部
  3. FS:[0]存放的是指向TIB结构的Exception List成员的指针
  4. PEB首地址加上偏移0xC的位置存放的指向PEB_LDR_DATA的指针
  5. PEB_LDR_DATA结构尾部实际上存放的是LIST_ENTRY的数组
  6. InLoadOrderModuleListFLINK存放的是指向LDR_MODULE的指针
  7. LDR_MODULE结构的首部存放的是LIST_ENTRY结构的数组

异常链表结构如下

typedef
_IRQL_requires_same_
_Function_class_(EXCEPTION_ROUTINE)
EXCEPTION_DISPOSITION
NTAPI
EXCEPTION_ROUTINE (
    _Inout_ struct _EXCEPTION_RECORD *ExceptionRecord,
    _In_ PVOID EstablisherFrame,
    _Inout_ struct _CONTEXT *ContextRecord,
    _In_ PVOID DispatcherContext
    );

typedef EXCEPTION_ROUTINE *PEXCEPTION_ROUTINE;

typedef struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD {
    struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *Next;
    PEXCEPTION_ROUTINE Handler;
} EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD;

typedef EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *PEXCEPTION_REGISTRATION_RECORD;
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