【分享】Winodws Object结构

Godsec

Windows系统的各种资源以对象（Object）的形式来组织，例如File Object, Driver Object, Device Object等等，但实际上这些所谓的“对象”在系统的对象管理器（Object Manager）看来只是完整对象的一个部分——对象实体（Object Body）。Windows XP中有31种不同类型的对象，Object Body反映了某一类型对象的特征信息，例如，文件对象使用FILE_OBJECT结构描述、驱动对象使用DRIVER_OBJECT结构描述、DEVICE_OBJECT用于描述设备对象等等。而各种Object的共有的信息（例如，对象类型、对象的引用计数、句柄数等信息）保存在OBJECT_HEADER与其他的几个结构中。换而言之，在对象管理器内部，不同类型的对象具有相同的Object Header，但Object Body部分却是不同的。
先放上一张Windows Object完整的结构图，其中OBJECT_HEADER取自Windows XP SP2 英文版。

         +----------------------------------------------------------------+
+------->| ( OBJECT_HEADER_QUOTA_INFO )                                   |
|  +---->| ( OBJECT_HEADER_HANDLE_INFO )                                  |
|  |  +->| ( OBJECT_HEADER_NAME_INFO )                                    |
|  |  |  | ( OBJECT_HEADER_CREATOR_INFO )                                 |
|  |  |  +------------------------[ Object Header ]-----------------------+
|  |  |  | nt!_OBJECT_HEADER                                              |
|  |  |  |   +0x000 PointerCount     : Int4B                              |
|  |  |  |   +0x004 HandleCount      : Int4B                              |
|  |  |  |   +0x004 NextToFree       : Ptr32 Void                         |
|  |  |  |   +0x008 Type             : Ptr32 _OBJECT_TYPE                 |
|  |  +--|   +0x00c NameInfoOffset   : UChar                              |
|  +-----|   +0x00d HandleInfoOffset : UChar                              |
+--------|   +0x00e QuotaInfoOffset  : UChar                              |
         |   +0x00f Flags            : UChar                              |
         |   +0x010 ObjectCreateInfo : Ptr32 _OBJECT_CREATE_INFORMATION   |
         |   +0x010 QuotaBlockCharged : Ptr32 Void                        |
         |   +0x014 SecurityDescriptor : Ptr32 Void                       |
         |   +0x018 Body             : _QUAD                              |
         +-------------------------[ Object Body ]------------------------+
         | OBJECT_DIRECTORY, DRIVER_OBJECT, DEVICE_OBJECT, FILE_OBJECT... |
         +----------------------------------------------------------------+

一个对象由三部分组成，在Object Header之前是一段变长的区域，由四个独立的结构体组成：

Code:

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typedef struct _OBJECT_HEADER_QUOTA_INFO {     ULONG PagedPoolCharge;     ULONG NonPagedPoolCharge;     ULONG SecurityDescriptorCharge;     PEPROCESS ExclusiveProcess; #ifdef _WIN64     ULONG64  Reserved;   // Win64 requires these structures to be 16 byte aligned. #endif } OBJECT_HEADER_QUOTA_INFO, *POBJECT_HEADER_QUOTA_INFO; typedef struct _OBJECT_HEADER_HANDLE_INFO {     union {         POBJECT_HANDLE_COUNT_DATABASE HandleCountDataBase;         OBJECT_HANDLE_COUNT_ENTRY SingleEntry;     }; } OBJECT_HEADER_HANDLE_INFO, *POBJECT_HEADER_HANDLE_INFO; // begin_ntosp typedef struct _OBJECT_HEADER_NAME_INFO {     POBJECT_DIRECTORY Directory;     UNICODE_STRING Name;     ULONG QueryReferences; #if DBG     ULONG Reserved2;     LONG DbgDereferenceCount; #ifdef _WIN64     ULONG64  Reserved3;   // Win64 requires these structures to be 16 byte aligned. #endif #endif } OBJECT_HEADER_NAME_INFO, *POBJECT_HEADER_NAME_INFO; // end_ntosp typedef struct _OBJECT_HEADER_CREATOR_INFO {     LIST_ENTRY TypeList;     HANDLE CreatorUniqueProcess;     USHORT CreatorBackTraceIndex;     USHORT Reserved; } OBJECT_HEADER_CREATOR_INFO, *POBJECT_HEADER_CREATOR_INFO;

一个对象可以包含全部四个结构，也可能只包含其中的某个，因此这段区域是变长的。
之后是OBJECT_HEADER结构，NameInfoOffset、HandleInfoOffset、QuotaInfoOffset分别为OBJECT_HEADER到OBJECT_HEADER_NAME_INFO、OBJECT_HEADER_HANDLE_INFO、OBJECT_HEADER_QUOTA_INFO这三个结构的偏移。

WinDBG的“!object”命令可以显示对象的信息：

Code:	[Copy to clipboard]
kd> !object \Driver\Disk Object: 8985da08  Type: (898df3b0) Driver     ObjectHeader: 8985d9f0     HandleCount: 0  PointerCount: 6     Directory Object: e1005160  Name: Disk

继续看一下OBJECT_HEADER结构的信息：

Code:

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kd> dt nt!_object_header 8985d9f0 nt!_OBJECT_HEADER    +0x000 PointerCount     : 6    +0x004 HandleCount      : 0    +0x004 NextToFree       : (null)    +0x008 Type             : 0x898df3b0 _OBJECT_TYPE    +0x00c NameInfoOffset   : 0x10 ''    +0x00d HandleInfoOffset : 0 ''    +0x00e QuotaInfoOffset  : 0 ''    +0x00f Flags            : 0x32 '2'    +0x010 ObjectCreateInfo : 0x00000001 _OBJECT_CREATE_INFORMATION    +0x010 QuotaBlockCharged : 0x00000001    +0x014 SecurityDescriptor : 0xe100c843    +0x018 Body             : _QUAD

在NameInfoOffset中指出OBJECT_HEADER_NAME_INFO的便宜量为0×10，它的地址为OBJECT_HEADER - OBJECT_HEADER.NameInfoOffset，即0×8985d9f0-0×10，继续来看：

Code:	[Copy to clipboard]
kd> dt nt!_object_header_name_info 8985d9f0-0x10 nt!_OBJECT_HEADER_NAME_INFO    +0x000 Directory        : 0xe1005160 _OBJECT_DIRECTORY    +0x004 Name             : _UNICODE_STRING "Disk"    +0x00c QueryReferences  : 1

第三部分就是对象的实体部分（Object Body），根据对象类型的不同，这部分的结构也不相同。日常使用的DRIVER_OBJECT、DEVICE_OBJECT、FILE_OBJECT等等都是Object Body结构，继续回头看一下!object \Driver\Disk的输出，Object: 8985da08是Object Body部分——DRIVER_OBJECT结构。

Code:

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kd> dt nt!_driver_object 8985da08 nt!_DRIVER_OBJECT    +0x000 Type             : 4    +0x002 Size             : 168    +0x004 DeviceObject     : 0x89900c68 _DEVICE_OBJECT    +0x008 Flags            : 0x12    +0x00c DriverStart      : 0xf7627000    +0x010 DriverSize       : 0x8e00    +0x014 DriverSection    : 0x89927a70    +0x018 DriverExtension  : 0x8985dab0 _DRIVER_EXTENSION    +0x01c DriverName       : _UNICODE_STRING "\Driver\Disk"    +0x024 HardwareDatabase : 0x8068db10 _UNICODE_STRING "\REGISTRY\MACHINE\HARDWARE\DESCRIPTION\SYSTEM"    +0x028 FastIoDispatch   : (null)    +0x02c DriverInit       : 0xf762e8ab     disk!GsDriverEntry+0    +0x030 DriverStartIo    : (null)    +0x034 DriverUnload     : 0xf763e53a     CLASSPNP!ClassUnload+0    +0x038 MajorFunction    : [28] 0xf763dc30     CLASSPNP!ClassCreateClose+0 kd> !drvobj 8985da08 Driver object (8985da08) is for: \Driver\Disk Driver Extension List: (id , addr) (f763e3be 8985d8f0) Device Object list: 89900c68  89896c68  8985ec68  8985cab8

现在有这样一个问题，我们经常使用Object Body的结构，但是要访问OBJECT_HEADER该如何做呢？
OBJECT_HEADER的大小为0×18字节，因此Object Body = OBJECT_HEADER + 0×18，但是0×18是个硬编码值，如果OBJECT_HEADER在以后的系统中发生了变化，显然用这个0×18是不可靠的。
OBJECT_HEADER结构中有一个Body成员，如果执行“dt nt!_OBJECT_HEADER -b”会有以下的输出：

Code:

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kd> dt nt!_OBJECT_HEADER -b    +0x000 PointerCount     : Int4B    +0x004 HandleCount      : Int4B    +0x004 NextToFree       : Ptr32    +0x008 Type             : Ptr32    +0x00c NameInfoOffset   : UChar    +0x00d HandleInfoOffset : UChar    +0x00e QuotaInfoOffset  : UChar    +0x00f Flags            : UChar    +0x010 ObjectCreateInfo : Ptr32    +0x010 QuotaBlockCharged : Ptr32    +0x014 SecurityDescriptor : Ptr32    +0x018 Body             : _QUAD       +0×000 DoNotUseThisField : Float

注意“+0×000 DoNotUseThisField : Float”部分。Body成员在OBJECT_HEADER结构中的偏移量实际上就是Object Body到OBJECT_HEADER的偏移量（0×18），它只是作为定位偏移量来使用，因此会有“Do Not Use This Field”的提示。
在WRK的代码中定义了一个宏函数（见 %wrk%\base\ntos\inc\ob.h），用于从Object Body访问OBJECT_HEADER结构。

Code:	[Copy to clipboard]
#define OBJECT_TO_OBJECT_HEADER( o ) \     CONTAINING_RECORD( (o), OBJECT_HEADER, Body ) // // Calculate the address of the base of the structure given its type, and an // address of a field within the structure. // #ifndef CONTAINING_RECORD #define CONTAINING_RECORD(address, type, field) \     ((type *)((PCHAR)(address) - (ULONG_PTR)(&((type *)0)->field))) #endif

利用OBJECT_TO_OBJECT_HEADER()传递一个Object Body的地址给它（例如，Disk.sys的DriverObject），就可以轻松的得到这个对象的OBJECT_HEADER结构。

以上是个人的一点理解，有不对的地方请大家多多指教。

E式丶男孩

大哥有的是真本事啊

wabqsohucom

谢谢，学习了