SEH异常

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SEH异常

1.原始SEH异常介绍

　　1）何为SEH异常

　　　　所谓“SEH异常”，其本质存储在栈中的一条异常处理链表，在用户模拟异常中，ntdll!RtlDispatchException函数先尝试VEH异常处理，如果未处理成功则调用SEH异常：

　　　　其

　　　　

　　　　　其一个结点就是一个_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD数据结构：

　　　　　　struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD {

　　　　　　　　struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD* Next; //0x0

　　　　　　　　enum _EXCEPTION_DISPOSITION (*Handler)(struct _EXCEPTION_RECORD* arg1, VOID* arg2, struct _CONTEXT* arg3, VOID* arg4);//0x4

　　　　　　};

　　　　　如下是Ntdll!RtlExceptionDispatch的分析，其中涉及很多标志位，很复杂，如果有可能之后会来详细解释。

　　　　  后面的该函数处理的流程图摘自《软件调试》这本书，本来自己想画出来，但是水平太菜画的太烂。

　　　　

　　2）如何挂上SEH异常

　　　　之前我们介绍过VEH异常，其用有关函数AddVectoredExceptionHandler可以来实现手动挂上VEH异常，但是SEH如何挂上呢？

　　　　我们之后会介绍编译器对于SEH的扩展，但是在之前，只能用手动的汇编思路挂上SEH。

　　　　ExceptionList在TEB+0x0位置，而我们又知道，在三环下其FS寄存器指向TEB，因此通过FS:[0]获取，然后手动构造处理结点即可。

　　　　如下，其所构造的handler回调函数，其格式必须是固定的，这样我们就可以触发自己的SEH异常。

// 123.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>  
#include <stdio.h>  
  
DWORD scratch;  
  
//自定义异常回调函数  
EXCEPTION_DISPOSITION __cdecl my_except_handler (  
     struct _EXCEPTION_RECORD *_ExceptionRecord,  
     void * _EstablisherFrame,  
     struct _CONTEXT *_ContextRecord,  
     void * _DispatcherContext  
    )  
{  
    printf( "Hello from my exception handler/n" );   
    
    //修复异常,使EAX寄存器指向一个有效的地址  
    _ContextRecord->Eax = (DWORD)&scratch;  
    
    //异常已修复,重新执行引发异常的指令  
    return ExceptionContinueExecution;  
}  

int main()  
{  
    DWORD handler = (DWORD)my_except_handler;  
    __asm  
    {  
        //创建_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD结构  
        push handler            //Handler成员  
        push fs:[0]             //Next成员,指向下一个异常帧  
        mov fs:[0],esp          //安装SEH  
    }  
    
    __asm  
    {  
        xor eax,eax                 //EAX = 0  
        mov dword ptr [eax],1234h   //写EAX指向的内存从而故意引发一个异常!  
    }  
    
    //异常已修复,此时scratch的值为0x1234  
    printf( "After writing! scratch=0x%08x/n",scratch);  
    
    __asm  
    {  
        //移除_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD结构  
        pop dword ptr fs:[0]  
        add esp,4  
    }  
    
    return 0;  
}  

2. 编译器对SEH异常拓展

　　我们之前介绍过SEH异常，但是可以发现其用起来略微复杂，最起码需要用到汇编知识，并且也不太直观。

　　为解决这个问题，Windows的编译器提供了一种_try_except_finally语法，其可以有效的进行处理。

　　　

　　1）异常过滤表达式

　　　　理解SEH异常的一个重要就是SEH的过滤表达式，其存在如下三个值：

　　　　// Defined values for the exception filter expression
　　　　#define EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER      1 // 执行handler函数
　　　　#define EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH      0 // 未能识别异常，继续调用SEH链往下
　　　　#define EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION (-1) // 执行完毕，继续按照 CONTEXT.Eip中的值来运行

　　　　即在过滤表达式中，你有一次机会对异常进行处理，判断处理结果如何再做下一步操作，注意要区分一般的SEH异常。

　　　　一般的SEH异常返回的是  _EXCEPTION_DISPOSITION，其定义如下：

　　　　typedef enum _EXCEPTION_DISPOSITION
　　　　{
   　　　　 ExceptionContinueExecution,
  　　　　  ExceptionContinueSearch,
  　　　　  ExceptionNestedException,
 　　　　   ExceptionCollidedUnwind
　　　　} EXCEPTION_DISPOSITION;

　　　　初学者很容易把这两个搞混（我开始被搞混了很久），之所以不理解，是因为没有深刻理解SEH拓展的汇编代码，之后我们会来详细进行分析。

　　2）拓展SEH样例代码：

// 123.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>  
#include <stdio.h>  
  
DWORD scratch;  
int b; 
int filter(PEXCEPTION_POINTERS p,int ecode){
    printf("启动过滤表达函数
");
    b=1;
    return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}

int main()  
{  
    _try{
        b = 0;
        int a = 1 / b;
        printf("异常处理完成");
    }
    _except(filter(GetExceptionInformation(),GetExceptionCode())){
        printf("handler处理程序");
    }

    return 0;  
}  

3. 拓展SEH在栈中的数据结构的变化

　　之前的SEH结构结构如下：

　　struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD {

　　　　struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD* Next; //0x0

　　　　enum _EXCEPTION_DISPOSITION (*Handler)(struct _EXCEPTION_RECORD* arg1, VOID* arg2, struct _CONTEXT* arg3, VOID* arg4);//0x4

　　};

 　　而现在的结构如下

　　struct _EXCEPTION_REGISTRATION{

　　　　struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD* Next; //0x0

　　　　enum _EXCEPTION_DISPOSITION (*Handler)(struct _EXCEPTION_RECORD* arg1, VOID* arg2, struct _CONTEXT* arg3, VOID* arg4); 　　//0x4

　　　　struct scopetable_entry * scopetable

　　　　int trylevel;

　　　　ine _ebp;

　　};

　　我们根据这个结构来查看反汇编代码：

　　可以发现，其编译器先处理SEH异常结构，再来提升堆栈。

　　另外，值得注意的是：Release版本会进行大量优化，但当出现_try{}_except(){}，其不会对其进行优化，因为要保证堆栈结构。

　　

 　　要明白，其是拓展结构，并没有影响原来的结构，原来的结构在这里依然可以使用的，故其SEH拓展后的结构如下所示：

　　　

4._EXCEPTION_REGISTRATION 结构中的实现细节

　　我们之前介绍过，无论一个函数中有多少个Try，其只要一个_EXCEPTION_REGISTRATION结构体就好。

　　但是，我们肯定很好奇，其是如何实现的。下面，我们就来分析一下其是如何来实现的。

　　1）ScopeTable表结构

　　　　其是一串结构体数组，理解它的含义是理解SEH拓展的关键，结构体如下：

　　　　　　previousTryLevel - 上一个try的索引

　　　　　　lpfnFilter - except过滤表达式位置

　　　　　　lpfnHandler - except_handler执行函数

　　2）我们现在分析一层复杂的ScopeTable结构：

　　　　如下图，很明显，第一个previousTryLevel表示的是其存在上一层的嵌套，现在我们有一个问题，try0先执行还是try1先执行？

　　　　当然是try1先执行，然后沿着previousTryLevel找到try0的except，明白了这个逻辑再来看这张图就很好理解。

　　　　lpfnFilter指向其过滤表达式，lpfnHanler指向_except_handler，异常处理代码。

　　　　

　　3）trylevel的含义

　　　　我们看其反汇编代码，当做的第一件事就是往trylevel中填写一个数字，我们在ScopeTable中看到其存在一个编号。

　　　　因此，很容易推断出 trylevel记录当前try所在的编号。

　　　　通过trylevel这个编号，进入表通过 (Scopetable+0x0c*trylevel) 计算，就很容易找到各个元素。

　　　　

5. 拓展SEH的进一步理解（EXCEPTION_REGISTRATION的形成与局部展开）

　　如果从上面一路看下来，你一定会理解比较深刻，这里有几个误区一定要明确：

　　① 对于拓展的SEH异常，不要将except_handler与handler划等号，拓展SEH异常统一写入一个handler函数（我们之后会对此来进行逆向分析）。

　　② 一个函数只会产生一个结点EXCEPTION_REGISTRATION，并不是多少个try会产生多少个结点，因为通过这个扩展以及ScopeTable表一个足够；

　　　　至于如何正确找到执行，这就涉及全局展开与局部展开，也是我们下面要分析的重点。

　　1）拓展SEH的形成 - __SEH_prolog函数分析

　　　　前面已经说明过拓展SEH的结构，但是其是如何形成的呢？

　　　　编译器一般是手动构造的，我们之前分析反汇编代码就是，但是在Windows函数中存在一个 __SEH_prolog函数，通过分析它我们就可以很清楚地了解构造了。

　　　　

　　　　看下面反汇编代码解析，就能了解其详细的构成经过：

　　　　

　　　　2）局部展开 _local_unwind

　　　　　　所谓局部展开，就是当遇见goto，break，return 等跳出try_finally_域时，调用其当前所嵌套的_finally域；

　　　　　　如下，即使在try中return，其也会在finally中执行，这就是finally的意义，因此其需要展开上面所有嵌套的

　　　　　

　　　　　　ScopeTable表的其存在finally与except两种元素，其图表如下：

　　　　　　

　　　　　　  现在我们分析局部展开函数_local_unwind2，其思路比较明确，其核心思路就是判断Filter == 0 就执行函数，执行完返回到上一层。

　　　　　　其中一个_NLG_Return2()函数，其作用就是方便return返回使用，这样嵌套的思路就很明确。

　　　　　　

6. 拓展SEH的进一步理解（全局展开）　　现在分析全局展开，因为全局展开涉及异常链表的查询，比较复杂，因此单独拿出来讲解。

　　1）一个奇怪的调用方式

　　　　如下，按正常逻辑，其应该按照finally、filter1、filter2、handler依次执行，但是实际情况却是filter先开始循环执行。

　　　　其实，所谓全局展开，就是当出现异常时，寻找到正确的except_hander的处理方式。

　　　　

　　2）except_handler3函数分析

　　　　我们在SEH异常中统一填入except_hander3函数，下面我们先来分析一下这个函数，如下图，之后

　　　　

 　　3）RtlUnwind函数分析

　　　　__global_unwind2函数最终会调用一个RtlUnwind函数，该函数内容比较杂乱，其大体流程如下