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剖析Windows任務管理器開發原理與實現

編輯:關於VC++

Windows2000/XP內含的任務管理器(Taskmgr)相信大家都熟悉吧,相比之下XP裡的要比2000功能更加強大,返回的信息也更加的詳細,不過您是否覺得還有很多希望獲得的消息沒有包含在裡面嗎?您是否覺得Windows的系統管理工具箱裡的東西太分散了嗎?下面就讓我們看看它們的開發原理,並動手實現一個真正的任務管理器。現在我們是調用Win32API來實現這些功能的,但是大家都說MS隱藏了太多的細節,以後我們將討論更多關於Windows內核的東東。

可能大家對任務管理器裡最熟悉的功能要數進程管理了,常常我們在懷疑中了病毒/木馬的時候都會看看任務管理器裡有沒有什麼特別的進程在運行,所以進程查看器應該是一個非常重要的功能。我們除了需要獲得進程的名稱外,還有什麼呢?當然包括它的進程標識符(ProcessID),用戶信息(UserName),CPU使用時間(CPUTime)和存儲器的使用情況(MemoryUsage),還有它的優先權(BasePriority)。CPU和Memory信息可以幫助我們分析進程的運行情況,而優先權可以表示進程在CPU分配處理器使用時的優先情況。這些都是通用的進程信息,讓我們再看看其他的信息吧。進程的父進程標識符(Parent Process ID),創建時間(Create Time),程序名稱等在很多情況下也是我們關心的信息。我們再看看進程相關的性能信息。在Windows下通常有兩種模式:內核模式(Kernel: Level 0)和用戶模式(User: Level 3),進程往往在兩種模式中來回切換,所以可以獲得進程在內核模式和用戶模式各自的使用時間。同時還包括進程相關的工作集(WorkingSet),分頁池(PagedPool),非分頁池(NonePagedPool)和頁面文件(PageFile)信息。進程相關的I/O操作包括讀/寫/其他等動作,我們可以獲得這些操作的次數和傳送數據的數量。

如果您懷疑某個進程是木馬,那您還想獲得哪些信息呢?簡單的進程名稱應該是不夠的吧!我們希望獲得進程的實際程序的路徑,這樣可以幫助我們判斷究竟是那個程序在運行。前段時間不是在討論什麼進程隱藏的,其中一種就是“創建遠程線程”,而注體往往又是以動態鏈接庫(DLL)的形式存在的,我們就希望看到某個具體進程所包含的所有模塊(Module),常常是DLL也。“線程”是一個大家熟悉的名字,它是Windows系統中的實現體,而進程則是線程運行的環境。一個進程到底創建了多少線程了?我們同樣可以枚舉進程內部的所有線程信息。如果您發現一個木馬進程,下面的動作就應該是分析它的運行機制(如果您對它感興趣),不過最終您還是要將它結束吧。在Windows2k下,很多系統關鍵進程在TaskMgr裡是不能被結束的,不過現在您不用擔心了。好的,對進程的操作當然就包括結束進程。如果您用過中文的XP,您是否常常遇到任務欄“假死”的情況,雖然您的電腦沒有掛掉,但卻動彈不得,那好我們也同樣可以將任意的進程掛起來,不管您對它做什麼動作(除了結束),它都不會有任何的反應。有了掛起進程,同樣我們也可以將進程從“掛起”狀態激活哈。

桌面窗口是大家接觸得最多的交互界面了,您是否想獲得每個窗口的標題信息呢?當然我們還可以獲得與窗口關聯的進程,線程與窗口句柄屬性。如果大家對VC比較熟悉,就應該知道其中的一個SPY++工具吧,它就可以獲得桌面窗口,進程和線程的詳細信息,不過現在就不用打開這個,打開那個了,通通搞定了!

系統性能是每個用戶關心的話題。它包括整個系統當前創建的句柄,進程以及線程的數目。還有物理存儲器(Physical Memory)的總量和使用情況,系統高速緩存(System Cache)的大小,存儲器保留與提交(Commit Charge)狀況,當然還有核心分頁/非分頁池(Kernel Memory)的使用情況。幾乎包括了Windows系統下存儲器管理的大部分信息。

雖然現在硬盤的價格已經很低了,不過我還是在用6.4G的小東東,所以常常遇到“Low Disk”!我們常常要看看硬盤的使用情況,不過每次都要進入我的電腦,太麻煩了。而我們現在可以一次了解所有磁盤的容量和當前使用情況,同時還有它們的格式類型(如FAT,NTFS,CDFS等)和磁盤標簽。

說到環境塊,或許不是那麼熟悉吧,它包含一些環境變量,而每個環境變量對應一個/多個字符串,您可以在控制面板的SYSTEM/Advanced(系統/高級)裡對它們進行設置,包括添加新的環境變量,刪除和編輯系統環境變量。

事件記錄對我們分析系統的使用情況有很大的幫助。事件記錄分為三種:應用程序,系統和安全。而對應的每種事件又可以分為幾種類型,它們分別是常規信息,警告和錯誤。其中包括記錄序號(Record Number),事件類型(Type),標識符(Event ID),來源(Source),產生時間(Time Generated),用戶名(User)和相關描述信息(Description)。有時間大家可以多看看事件信息,當然每個網絡管理員對它們應該是很熟悉的,不過還包括其他的事件日志信息。

Windows系統下的ipconfig /all這個命令我是常常用,因為我們使用的是DHCP,沒事看看自己的IP地址變了沒有。其中包括詳細的網絡適配器的信息,包括適配器名稱,描述,硬件地址和類型,IP地址及相應的子網掩碼,網關與DHCP服務器地址等。不過您是否對網絡流量也感興趣呢?我們當然可以獲得主機接受/發送了多少(非)廣播數據報,出現了多少錯誤,一共接受/發送了多少信息,這些對每個網友都是有用的信息喲。

網絡共享往往是大家注意的地方,您究竟共享了多少信息,它們的文件路徑是什麼,還有它們的共享類型信息。我們在不需要某些共享資料時,當然不要忘了將其刪除,以免洩露自己的機密信息。

Windows的NT是一個多用戶的系統,允許多種類型用戶的存在。我們希望獲得用戶賬號的使用期限(Password Expired),記住要不定時的修改用戶的密碼喲,以及用戶標識符(User ID),組標識符(Group ID),還有用戶賬號的類型(Type),不同的類型有不同的權限,我們當然希望有最High的權力喲!看看系統對某個賬號的磁盤空間使用情況是否有限制(Max Storage),賬號登錄的次數(Number Of Logon)和登錄時間信息(Logon Hours)等,對我們分析用戶的使用情況也有幫助的。

系統的Win32服務和設備驅動信息也是很重要的,我們希望探測每個服務/設備啟動程序的具體路徑,狀態,類型,啟動方式等等信息。我們還希望對服務進行控制,比如停止,啟動和刪除操作。大家可以參閱《淺析Windows2000/XP服務與後門技術》獲得更多關於Win32服務的信息。

關機也不是那麼的單調的,您可以注銷自己的系統,如果您要離開當然就需要鎖定了。最近大家都不喜歡關機,太麻煩了,所以都習慣使用冬眠,系統將會為我們保留當前信息,不過還有支持電源管理的關機和休眠。Windows2000的用戶注意了,我們同樣可以使用XP系統下的帶有到記時與消息提示的關機和重啟功能了。

系統的版本信息是比較固定的,主要包括操作系統的指紋,注冊組織/用戶,主機名和系統相關目錄等信息。 

說了這麼多,我們也該談談如何實現了。

1.窗口信息

MS為我們提供了打開特定桌面和枚舉桌面窗口的函數。

hDesk=OpenDesktop(lpszDesktop,0,FALSE,DESKTOP_ENUMERATE);

//打開我們默認的Default桌面;

EnumDesktopWindows(hDesk,(WNDENUMPROC)EnumWindowProc,0);

//枚舉打開桌面上的所有窗口,由回調函數實現。

BOOL __stdcall EnumWindowProc(HWND, LPARAM);

//在回調函數中,我們可以獲得窗口的標題和相關進程,線程信息;

GetWindowText(hWnd,szWindowText,dwMaxCount);

GetWindowThreadProcessId(hWnd,&dwPID);

2.設備驅動器信息(服務和設備驅動器差不多,在此不做重復)

設備驅動信息有服務控制管理器(SCM)來管理的,我要打開服務控制管理器,並枚舉所有的設備驅動器。

OpenSCManager(NULL,NULL,SC_MANAGER_ALL_ACCESS);

//以所有權限打開服務控制管理器;

EnumServicesStatus(schManager,dwDeviceType,dwDeviceState,

EnumStatus,dwBufSize,&dwBytesNeeded,

&dwDevicesReturned,&dwResumeHandle))

//枚舉所有設備的當前狀態;

CloseServiceHandle(schManager);

//記住,在結束訪問後要關閉服務句柄;

OpenService(schManager,szDeviceName,SERVICE_ALL_ACCESS);

//打開特定的設備驅動器;

QueryServiceConfig(schDevice,lpDeviceConfig,

1024*8,&dwBytesNeeded);

//查詢驅動器的服務配置信息;

QueryServiceStatus(schDevice,&DeviceStatus);

//查詢設備驅動器的當前狀態;

QueryServiceConfig2(schDevice,SERVICE_CONFIG_DESCRIPTION,

(LPBYTE)lpDeviceDescription,8*1024,&dwBytesNeeded)

//查詢設備的描述信息;

StartService(schDevice,0,NULL);

//啟動設備;

ControlService(schDevice,SERVICE_CONTROL_STOP,&DeviceStatus);

//停止設備;

DeleteService(schDevice);

//刪除設備;

3.磁盤信息

我們希望獲得系統所有磁盤的信息,包括軟盤,硬盤,光盤等等;

GetLogicalDriveStrings(dwBufferLength,lpBuffer);

//獲得邏輯設備的信息;

GetVolumeInformation(lpRootPathName,lpVolumeNameBuffer,

dwVolumeNameSize,&dwVolumeSerialNumber,

&dwMaximumComponentLength,&dwFileSystemFlags,

lpFileSystemNameBuffer,dwFileSystemNameSize);

//獲得磁盤卷信息,包括卷名稱和格式類型;

GetDiskFreeSpaceEx(lpRootPathName,&FreeBytesAvailable,

&TotalNumberOfBytes,&TotalNumberOfFreeBytes);

//探測磁盤的空間使用情況;

4.環境變量

我們可以從注冊表中獲得環境塊的信息:HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment,當然要使用注冊表的函數。

RegOpenKeyEx(HKEY_LOCAL_MACHINE,RegKey,0,KEY_QUERY_VALUE,&hKey);

//打開注冊表的鍵;

RegEnumValue(hKey,dwIndex,EnvironVariable,

&dwVariableLength,NULL,NULL,NULL,NULL);

//查詢我們需要的信息值;

GetEnvironmentVariable(EnvironVariable,EnvironString,1024);

//獲得環境變量的字符串信息;

5.事件記錄信息

OpenEventLog(NULL,szLog);

//打開時間日志記錄;

GetOldestEventLogRecord(hEvent,&dwThisRecord);

//獲得最新的日志信息,以便繼續查找;

ReadEventLog(hEvent,EVENTLOG_FORWARDS_READ │ EVENTLOG_SEQUENTIAL_READ,

0,pEventLogRecord,1024*32,&dwRead,&dwNeeded)

//讀去日志信息;

LookupAccountSid(NULL,pSid,szName,&dwName,szDomain,&dwDomain,&SNU);

//獲取賬戶的SID,以便獲得賬戶的用戶名稱;

GetNumberOfEventLogRecords(hEvent,&dwTotal);

//獲得事件日志的總數;

CloseEventLog(hEvent);

//不要忘記關閉事件句柄;

6.網絡共享

我們使用第二等級的網絡共享搜索;

NetShareEnum(NULL,dwLevel,(PBYTE *)&pBuf,MAX_PREFERRED_LENGTH,&entriesread,&totalentries,&resume);

//列舉所有的共享目錄及相關信息;

NetApiBufferFree(pBuf);

//釋放緩沖區;

NetShareDel(NULL,(char *)lpShareNameW,0);

//刪除網絡共享目錄;

7.網絡適配器信息

我們要探測NIC的信息和網絡流量;

GetAdaptersInfo(&AdapterInfo,&OutBufLen);

//獲取適配器信息;

8.系統性能

獲取系統的存儲器使用情況;

GetPerformanceInfo(&PerfInfo,sizeof(PERFORMACE_INFORMATION))

//獲取系統性能信息;

9.進程/線程/模塊信息

在此我們使用工具幫助函數(ToolHelp32)和系統

OpenProcessToken(GetCurrentProcess(),TOKEN_QUERY │ TOKEN_ADJUST_PRIVILEGES,&hToken);

//打開進程的令牌,提升權限;

AdjustTokenPrivileges(hToken,FALSE,&TokenPrivileges,sizeof(TOKEN_PRIVILEGES),NULL,NULL);

//將進程的權限提升到支持調試(Debug);

CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS,0);

//創建進程的快照;

Process32First(hProcessSnap,&ProcessEntry32);

Process32First(hProcessSnap,&ProcessEntry32);

//枚舉所有進程;

OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION,FALSE,ProcessEntry32.th32ProcessID);

//打開特定進程,以查詢進程相關信息;

GetProcessTimes(hProcess,&CreateTime,&ExitTime,&KernelTime,&UserTime);

//獲取進程的時間信息;

GetProcessMemoryInfo(hProcess,&PMCounter,sizeof(PMCounter));

//獲取進程的存儲區信息;

GetPriorityClass(hProcess);

//獲取進程的優先權;

GetProcessIoCounters(hProcess,&IoCounters);

//獲取進程的IO使用情況;

CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPMODULE, dwProcessID);

//創建模塊快照;

Module32First(hModuleSnap, &ModuleEntry32);

Module32Next(hModuleSnap, &ModuleEntry32);

//枚舉進程模塊信息;

CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPTHREAD, 0);

//創建線程快照;

Thread32First(hThreadSnap, &ThreadEntry32);

Thread32Next(hThreadSnap, &ThreadEntry32);

//枚舉線程信息;

OpenThread(THREAD_ALL_ACCESS,FALSE,ThreadEntry32.th32ThreadID);

//打開線程,須自己獲得此函數地址;

TerminateProcess(hProcess,0);

//終止進程;

SuspendThread(hThread);

//懸掛線程;

ResumeThread(hThread);

//激活線程;

10.關機

AdjustTokenPrivileges(hToken,FALSE,&TokenPrivileges,sizeof(TOKEN_PRIVILEGES),NULL,NULL);

//調整進程令牌,使其支持關機;

ExitWindowsEx(EWX_LOGOFF,0);

//注銷系統;

LockWorkStation();

//鎖定系統;

InitiateSystemShutdown(NULL,szMessage,dwTimeout,FALSE,bSig);

//支持到記時和消息顯示的關機/重啟;

SetSystemPowerState(bSig,FALSE);

//系統休眠/冬眠;

11.用戶信息

NetUserEnum(NULL,dwLevel,FILTER_NORMAL_ACCOUNT,(LPBYTE*)&pBuf,

dwPrefMaxLen,&dwEntriesRead,&dwTotalEntries,&dwResumeHandle);

//枚舉系統用戶信息;

NetUserDel(NULL,lpUserNameW);

//刪除指定用戶;

12.系統版本信息

GetVersionEx((LPOSVERSIONINFO)&osviex);

//獲取操作系統的版本信息;

我們也可以通過注冊表(HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion)獲取相關信息:

GetTickCount();

//獲取開機時間;

GetComputerName(szInfo,&dwInfo);

//獲取計算機名稱;

GetUserName(szInfo,&dwInfo);

//獲取計算機用戶名;

GetWindowsDirectory(szInfo,MAX_PATH+1);

//獲取Windows目錄;

GetSystemDirectory(szInfo,MAX_PATH+1);

//獲取系統目錄;

小結:

雖然我們現在已經實現了任務管理器的各項功能,甚至比Windows自帶的功能還要強大,不過卻沒有什麼興奮的感覺。因為看看我們的代碼,您就會發現那些都是直接調用的Win32API函數,但是我們清楚系統底層究竟是怎麼實現的嗎?不管我們是否只是為了實現一個功能,還是對操作系統感興趣,我們都應該更多的對系統底層進行研究,而不僅僅是只會使用高層函數的程序員。雖然微軟為我們隱藏了很多的內部細節,但正是這種底層的秘密激發了我們對其進行深入研究的興趣和動力。

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