ETW注册表监控windows内核实现原理

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Window 7以及以上系统的ETW日志自带了一个注册表日志信息的输出,在windows事件查看器的Microsoft  Windows Kernel Registry / Analytic可以看到并且开启或者关闭注册表日志,它的监控操作包括CreateKey_Opt、OpenKey_Opt、DeleteKey_Opt、QueryKey_Opt、SetValueKey_Opt、DeleteValueKey_Opt、QueryValueKey_Opt监控的输出数据包括根据每个不同的操作它的内容也不一样,例如

CreateKey_Opt

mName = 0x000001e0ca423d30 L"BaseObject": ulongptr

mName = 0x000001e0ca423d30 L"KeyObject" : ulongptr

mName = 0x000001e0ca423da8 L"Status"           ULONG32

mName = 0x000001e0ca423e20 L"Disposition"  ULONG32

mName = 0x000001e0ca423e98 L"BaseName"     2

mName = 0x000001e0ca423f10 L"RelativeName"  0x82

SetValueKey_Opt

mName = 0x0000025ea4054208 L"KeyObject"  ulongptr

mName = 0x0000025ea4054280 L"Status"        ULONG32

mName = 0x0000025ea40542f8 L"Type"           ULONG32

mName = 0x0000025ea4054370 L"DataSize"   ULONG32

mName = 0x0000025ea40543e8 L"KeyName"     2

mName = 0x0000025ea4054460 L"ValueName"   char*

mName = 0x0000025ea40544d8 L"CapturedDataSize" 2

mName = 0x0000025ea4054550 L"CapturedData"   0

mName = 0x0000025ea40545c8 L"PreviousDataType" ULONG32

mName = 0x0000025ea4054640 L"PreviousDataSize" ULONG32

mName = 0x0000025ea40546b8 L"PreviousDataCapturedSize" 2

mName = 0x0000025ea4054730 L"PreviousData"    0

DeleteValueKey_Opt

mName = 0x000001f3275e5c28 L"KeyObject"   ulongptr

mName = 0x0000025ea4054280 L"Status"        ULONG32

mName = 0x0000025ea40543e8 L"KeyName"     2

mName = 0x000001f3275e5d90 L"ValueName"

DeleteKey_Opt

mName = 0x000001f3275e5c28 L"KeyObject"   ulongptr

mName = 0x0000025ea4054280 L"Status"        ULONG32

mName = 0x0000025ea40543e8 L"KeyName"     2

 

更多具体的数据,读者可以自行去研究我们今天讲解的不是他的具体使用方法,而是windows内核是怎么样实现输出这些数据的。

Windows的内核程序ntoskrnl.exe初始化的时候会启动和初始化很多信息,启动ETW组件就是启动一项内容,在void __fastcall EtwInitialize(unsigned int Phase)的函数里,最下面有几个调用了EtwRegister函数去注册一些Etw事件,如下

我们可以看到EventTracingProvGuid、KernelProvGuid、NetProvGuid、DiskProvGuid等等一些日志事件,在这些注册之间还有一个函数EtwpInitializeRegTracing(),这个是初始化注册注册表事件的函数,跟进去继续追踪,实现很简单

int __cdecl EtwpInitializeRegTracing()

{

return EtwRegister(

(_GUID *)&RegistryProvGuid,

(void (__cdecl *)(_GUID *, unsigned int, char, unsigned __int64, unsigned __int64, _EVENT_FILTER_DESCRIPTOR *, void *))EtwpRegTraceEnableCallback,

0i64,

&EtwpRegTraceHandle);

}

 

RegistryProvGuid 就是注册表的事件的id :

{70eb4f03c1de4f73a05133d13d5413bd

注册的回调函数是EtwpRegTraceEnableCallback,注册得到的句柄是:EtwpRegTraceHandle,最后内核也是通过EtwWrite写句柄EtwpRegTraceHandle来输出日志。

注意知识讲解点

查询MSDN库,EtwRegister定义如下:

NTSTATUS EtwRegister(

LPCGUID            ProviderId,

PETWENABLECALLBACK EnableCallback,

PVOID              CallbackContext,

PREGHANDLE         RegHandle

);

 

EnableCallback是应用层调用EnableTrace后,内核会把应用层传入的CallbackContext参数传输给EnableCallback的回调,PETWENABLECALLBACK定义如下:

void Etwenablecallback(

    LPCGUID SourceId,

    ULONG ControlCode,

     UCHAR Level,

     ULONGLONG MatchAnyKeyword,

    ULONGLONG MatchAllKeyword,

    PEVENT_FILTER_DESCRIPTOR FilterData,

    PVOID CallbackContext

)

 

ControlCode就是True or false的开关

Level是日志等级

MatchAnyKeyword 和 MatchAllKeyword是两个过滤keyword id

FilterData 这个参数只有windows 7或者以上系统才有的参数,是应用层通过EnableTraceEx或者 EnableTraceEx2来传入的参数。

接下来我们继续看EtwpRegTraceEnableCallback回调函数的实现

当应用层开启Enable日志的时候,即ControlId = True时,回调函数内部会通过CmRegisterCallbackEx函数注册注册表过滤回调EtwpRegTraceCallback,注册成功后,全局变量EtwpRegTracingEnabled会设置为True,如果ControlId = False时,即关闭日志,会调用CmUnRegisterCallback注销回调函数。

注意

if ( FilterData && FilterData->Size == 4 )

EtwpRegTraceOptions = *(unsigned int *)FilterData->Ptr;

这两句代码,这是一个未文档化隐含的“技能”,当设置过滤数据后,就会设置EtwpRegTraceOptions的全局值,设置不同的数值会输出不同的数据,默认是0,当EtwpRegTraceOptions为0时内核只会输出一些基本的key 、 value 、 Type值,但不会输出一些很具体的设置的CaptureData数据。

接下来我们看EtwpRegTraceCallback函数

这里是组装QueryValueKey_Opt的数据,注意EtwpRegTraceOptions & 2就如前所讲EtwpRegTraceOptions有2的标志位就会再次组装注册表里查询的KeyValueData,注意这个大小最多只给你2048个字节

if ( EtwpRegTraceOptions & 4 )

EtwpCapturePreviousRegistryData((_REG_SET_VALUE_KEY_INFORMATION *)Argument2);

如果EtwpRegTraceOptions参数包含4的时候就会输出设置之前的ValueData,(但是这里却没有设置输出最大值,有点奇怪)。

其他类型就不集体讲解了,一样的方式,在内核里有如下定义

后面那个一串数据80000000000010000000200410000001是当前MatchKeyWord,如之前所讲应用层可以通过EnableTrace/EnableTraceEx/EnableTraceEx2的keyword参数设置输出不同的数据。

最后组合起来的数据会通过EtwWrite函数写句柄EtwpRegTraceHandle,哪个实例注册了这个事件id,Etw的组件就会把这个数据输出给实例。

下面我们写个程序去展示下获取这个日志输出,(怎样创建Etw不再讲解),

ULONG64 KeyWord = (ULONG64)((CreateKey_Keyword |

                                                DeleteKey_Keyword |

                                                SetValueKey_Keyword |

                                                DeleteValueKey_Keyword) & 0xFFFF);

                        EVENT_FILTER_DESCRIPTOR EnableFilterDesc = {0};

                        ULONG64 dwVal = 0x02;

                        UCHAR   Level = EVENT_CONTROL_CODE_ENABLE_PROVIDER;

                        Level = EVENT_CONTROL_CODE_ENABLE_PROVIDER;

                        EnableFilterDesc.Ptr = (ULONGLONG)&dwVal;

                        EnableFilterDesc.Size = 4;

                        EnableTraceEx(

                            &RegistryProvGuid,

                            0,

                            m_Session,

                            Level,

                            TRACE_LEVEL_VERBOSE,

                            KeyWord,

                            0,

                            0,

                            &EnableFilterDesc

                            );

注意我设置定义了EnableFilterDesc的其他把EnableFilterDesc.Size = 4,和dwVal设置为2,就是之前讲解的要windows注册表内核去设置EtwpRegTraceOptions参数,

运行后,可以看到内核输出的日志信息

KeyName:

ValueName:

当前操作是SetValueKey,设置的Data

输出了CaptureData数据,大小1460,数据如下

这里也输出了设置之前的data

至此内核里如何实现注册表Etw日志的原理讲解以及实例展示完毕,整个结构很简单,可以不用自己去专门写个注册表驱动去实现监测了,微软已经为我们提供一套完整的解决方案,只是更多未文档化的细节需要去发现。

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