7.5 Windows驱动开发：监控Register注册表回调

在笔者前一篇文章《内核枚举Registry注册表回调》中实现了对注册表的枚举，本章将实现对注册表的监控，不同于32位系统在64位系统中，微软为我们提供了两个针对注册表的专用内核监控函数，通过这两个函数可以在不劫持内核API的前提下实现对注册表增加，删除，创建等事件的有效监控，注册表监视通常会通过CmRegisterCallback创建监控事件并传入自己的回调函数，与该创建对应的是CmUnRegisterCallback当注册表监控结束后可用于注销回调。

CmRegisterCallback和CmUnRegisterCallback是Windows操作系统提供的两个内核API函数，用于注册和取消注册注册表回调函数。

注册表回调函数是一种内核回调函数，它可以用于监视和拦截系统中的注册表操作，例如键值的创建、修改和删除等。当有相关操作发生时，操作系统会调用注册的注册表回调函数，并将操作相关的信息传递给回调函数。

CmRegisterCallback函数用于注册注册表回调函数，而CmUnRegisterCallback函数则用于取消注册已经注册的回调函数。开发者可以在注册表回调函数中执行自定义的逻辑，例如记录日志、过滤敏感数据、或者阻止某些操作。

需要注意的是，注册表回调函数的注册和取消注册必须在内核模式下进行，并且需要开发者有一定的内核开发经验。同时，注册表回调函数也需要遵守一些约束条件，例如不能阻塞或挂起进程或线程的创建或访问，不能调用一些内核API函数等。

内核监控Register注册表回调在安全软件、系统监控和调试工具等领域有着广泛的应用。开发者可以利用这个机制来监视和拦截系统中的注册表操作，以保护系统安全。

  • CmRegisterCallback 设置注册表回调
  • CmUnRegisterCallback 注销注册表回调

默认情况下CmRegisterCallback需传入三个参数，参数一回调函数地址，参数二空余，参数三回调句柄，微软定义如下。

// 参数1：回调函数地址
// 参数2：无作用
// 参数3：回调句柄
NTSTATUS CmRegisterCallback(
  [in]           PEX_CALLBACK_FUNCTION Function,
  [in, optional] PVOID                 Context,
  [out]          PLARGE_INTEGER        Cookie
);

自定义注册表回调函数MyLySharkCallback需要保留三个参数，CallbackContext回调上下文，Argument1是操作类型，Argument2定义详细结构体指针。

NTSTATUS MyLySharkCallback(_In_ PVOID CallbackContext, _In_opt_ PVOID Argument1, _In_opt_ PVOID Argument2)

在自定义回调函数内Argument1则可获取到操作类型，类型是一个REG_NOTIFY_CLASS枚举结构，微软对其的具体定义如下所示。

typedef enum _REG_NOTIFY_CLASS {
    RegNtDeleteKey,
    RegNtPreDeleteKey = RegNtDeleteKey,
    RegNtSetValueKey,
    RegNtPreSetValueKey = RegNtSetValueKey,
    RegNtDeleteValueKey,
    RegNtPreDeleteValueKey = RegNtDeleteValueKey,
    RegNtSetInformationKey,
    RegNtPreSetInformationKey = RegNtSetInformationKey,
    RegNtRenameKey,
    RegNtPreRenameKey = RegNtRenameKey,
    RegNtEnumerateKey,
    RegNtPreEnumerateKey = RegNtEnumerateKey,
    RegNtEnumerateValueKey,
    RegNtPreEnumerateValueKey = RegNtEnumerateValueKey,
    RegNtQueryKey,
    RegNtPreQueryKey = RegNtQueryKey,
    RegNtQueryValueKey,
    RegNtPreQueryValueKey = RegNtQueryValueKey,
    RegNtQueryMultipleValueKey,
    RegNtPreQueryMultipleValueKey = RegNtQueryMultipleValueKey,
    RegNtPreCreateKey,
    RegNtPostCreateKey,
    RegNtPreOpenKey,
    RegNtPostOpenKey,
    RegNtKeyHandleClose,
    RegNtPreKeyHandleClose = RegNtKeyHandleClose,
    //
    // .Net only
    //    
    RegNtPostDeleteKey,
    RegNtPostSetValueKey,
    RegNtPostDeleteValueKey,
    RegNtPostSetInformationKey,
    RegNtPostRenameKey,
    RegNtPostEnumerateKey,
    RegNtPostEnumerateValueKey,
    RegNtPostQueryKey,
    RegNtPostQueryValueKey,
    RegNtPostQueryMultipleValueKey,
    RegNtPostKeyHandleClose,
    RegNtPreCreateKeyEx,
    RegNtPostCreateKeyEx,
    RegNtPreOpenKeyEx,
    RegNtPostOpenKeyEx,
    //
    // new to Windows Vista
    //
    RegNtPreFlushKey,
    RegNtPostFlushKey,
    RegNtPreLoadKey,
    RegNtPostLoadKey,
    RegNtPreUnLoadKey,
    RegNtPostUnLoadKey,
    RegNtPreQueryKeySecurity,
    RegNtPostQueryKeySecurity,
    RegNtPreSetKeySecurity,
    RegNtPostSetKeySecurity,
    //
    // per-object context cleanup
    //
    RegNtCallbackObjectContextCleanup,
    //
    // new in Vista SP2 
    //
    RegNtPreRestoreKey,
    RegNtPostRestoreKey,
    RegNtPreSaveKey,
    RegNtPostSaveKey,
    RegNtPreReplaceKey,
    RegNtPostReplaceKey,

    MaxRegNtNotifyClass //should always be the last enum
} REG_NOTIFY_CLASS;

其中对于注册表最常用的监控项为以下几种类型，当然为了实现监控则我们必须要使用之前，如果使用之后则只能起到监视而无法做到监控的目的。

  • RegNtPreCreateKey 创建注册表之前
  • RegNtPreOpenKey 打开注册表之前
  • RegNtPreDeleteKey 删除注册表之前
  • RegNtPreDeleteValueKey 删除键值之前
  • RegNtPreSetValueKey 修改注册表之前

如果需要实现监视则，首先CmRegisterCallback注册一个自定义回调，当有消息时则触发MyLySharkCallback其内部获取到lOperateType操作类型，并通过switch选择不同的处理例程，每个处理例程都通过GetFullPath得到注册表完整路径，并打印出来，这段代码实现如下。

#include <ntifs.h>
#include <windef.h>

// 未导出函数声明 pEProcess -> PID
PUCHAR PsGetProcessImageFileName(PEPROCESS pEProcess);

NTSTATUS ObQueryNameString(
    _In_ PVOID Object,
    _Out_writes_bytes_opt_(Length) POBJECT_NAME_INFORMATION ObjectNameInfo,
    _In_ ULONG Length,
    _Out_ PULONG ReturnLength
    );

// 注册表回调Cookie
LARGE_INTEGER g_liRegCookie;

// 获取注册表完整路径
BOOLEAN GetFullPath(PUNICODE_STRING pRegistryPath, PVOID pRegistryObject)
{
    // 判断数据地址是否有效
    if ((FALSE == MmIsAddressValid(pRegistryObject)) ||
        (NULL == pRegistryObject))
    {
        return FALSE;
    }
    // 申请内存
    ULONG ulSize = 512;
    PVOID lpObjectNameInfo = ExAllocatePool(NonPagedPool, ulSize);
    if (NULL == lpObjectNameInfo)
    {
        return FALSE;
    }
    // 获取注册表路径
    ULONG ulRetLen = 0;
    NTSTATUS status = ObQueryNameString(pRegistryObject, (POBJECT_NAME_INFORMATION)lpObjectNameInfo, ulSize, &ulRetLen);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        ExFreePool(lpObjectNameInfo);
        return FALSE;
    }
    // 复制
    RtlCopyUnicodeString(pRegistryPath, (PUNICODE_STRING)lpObjectNameInfo);
    // 释放内存
    ExFreePool(lpObjectNameInfo);
    return TRUE;
}

// 注册表回调函数
NTSTATUS MyLySharkCallback(_In_ PVOID CallbackContext, _In_opt_ PVOID Argument1, _In_opt_ PVOID Argument2)
{
    NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
    UNICODE_STRING ustrRegPath;

    // 获取操作类型
    LONG lOperateType = (REG_NOTIFY_CLASS)Argument1;
    
    // 申请内存
    ustrRegPath.Length = 0;
    ustrRegPath.MaximumLength = 1024 * sizeof(WCHAR);
    ustrRegPath.Buffer = ExAllocatePool(NonPagedPool, ustrRegPath.MaximumLength);
    if (NULL == ustrRegPath.Buffer)
    {
        return status;
    }
    RtlZeroMemory(ustrRegPath.Buffer, ustrRegPath.MaximumLength);
    
    // 判断操作
    switch (lOperateType)
    {
        // 创建注册表之前
    case RegNtPreCreateKey:
    {
        // 获取注册表路径
        GetFullPath(&ustrRegPath, ((PREG_CREATE_KEY_INFORMATION)Argument2)->RootObject);
        DbgPrint("[创建注册表][%wZ][%wZ]\n", &ustrRegPath, ((PREG_CREATE_KEY_INFORMATION)Argument2)->CompleteName);
        break;
    }
    // 打开注册表之前
    case RegNtPreOpenKey:
    {
        // 获取注册表路径
        GetFullPath(&ustrRegPath, ((PREG_CREATE_KEY_INFORMATION)Argument2)->RootObject);
        DbgPrint("[打开注册表][%wZ][%wZ]\n", &ustrRegPath, ((PREG_CREATE_KEY_INFORMATION)Argument2)->CompleteName);
        break;
    }
    // 删除键之前
    case RegNtPreDeleteKey:
    {
        // 获取注册表路径
        GetFullPath(&ustrRegPath, ((PREG_DELETE_KEY_INFORMATION)Argument2)->Object);
        DbgPrint("[删除键][%wZ] \n", &ustrRegPath);
        break;
    }
    // 删除键值之前
    case RegNtPreDeleteValueKey:
    {
        // 获取注册表路径
        GetFullPath(&ustrRegPath, ((PREG_DELETE_VALUE_KEY_INFORMATION)Argument2)->Object);
        DbgPrint("[删除键值][%wZ][%wZ] \n", &ustrRegPath, ((PREG_DELETE_VALUE_KEY_INFORMATION)Argument2)->ValueName);

        // 获取当前进程, 即操作注册表的进程
        PEPROCESS pEProcess = PsGetCurrentProcess();
        if (NULL != pEProcess)
        {
            UCHAR *lpszProcessName = PsGetProcessImageFileName(pEProcess);
            if (NULL != lpszProcessName)
            {
                DbgPrint("进程 [%s] 删除了键值对 \n", lpszProcessName);
            }
        }
        break;
    }
    // 修改键值之前
    case RegNtPreSetValueKey:
    {
        // 获取注册表路径
        GetFullPath(&ustrRegPath, ((PREG_SET_VALUE_KEY_INFORMATION)Argument2)->Object);
        DbgPrint("[修改键值][%wZ][%wZ] \n", &ustrRegPath, ((PREG_SET_VALUE_KEY_INFORMATION)Argument2)->ValueName);
        break;
    }
    default:
        break;
    }

    // 释放内存
    if (NULL != ustrRegPath.Buffer)
    {
        ExFreePool(ustrRegPath.Buffer);
        ustrRegPath.Buffer = NULL;
    }

    return status;
}

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
    DbgPrint(("Uninstall Driver Is OK \n"));

    // 注销当前注册表回调
    if (0 < g_liRegCookie.QuadPart)
    {
        CmUnRegisterCallback(g_liRegCookie);
    }
}

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    DbgPrint(("hello lyshark \n"));

    // 设置注册表回调
    NTSTATUS status = CmRegisterCallback(MyLySharkCallback, NULL, &g_liRegCookie);
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
        g_liRegCookie.QuadPart = 0;
        return status;
    }

    Driver->DriverUnload = UnDriver;
    return STATUS_SUCCESS;
}

运行驱动程序，则会输出当前系统中所有针对注册表的操作，如下图所示。

如上的代码只能实现注册表项的监视，而如果需要监控则需要在回调函数MyLySharkCallback判断，如果指定注册表项是需要保护的则直接返回status = STATUS_ACCESS_DENIED;从而达到保护注册表的目的，核心代码如下所示。

// 反注册表删除回调
NTSTATUS MyLySharkCallback(_In_ PVOID CallbackContext, _In_opt_ PVOID Argument1, _In_opt_ PVOID Argument2)
{
    NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
    UNICODE_STRING ustrRegPath;

    // 获取操作类型
    LONG lOperateType = (REG_NOTIFY_CLASS)Argument1;
    ustrRegPath.Length = 0;
    ustrRegPath.MaximumLength = 1024 * sizeof(WCHAR);
    ustrRegPath.Buffer = ExAllocatePool(NonPagedPool, ustrRegPath.MaximumLength);
    if (NULL == ustrRegPath.Buffer)
    {
        return status;
    }

    RtlZeroMemory(ustrRegPath.Buffer, ustrRegPath.MaximumLength);
    // 判断操作
    switch (lOperateType)
    {
        // 删除键值之前
    case RegNtPreDeleteValueKey:
    {
        // 获取注册表路径
        GetFullPath(&ustrRegPath, ((PREG_DELETE_VALUE_KEY_INFORMATION)Argument2)->Object);
        DbgPrint("[删除键值][%wZ][%wZ]\n", &ustrRegPath, ((PREG_DELETE_VALUE_KEY_INFORMATION)Argument2)->ValueName);

        // 如果要删除指定注册表项则拒绝
        PWCH pszRegister = L"\\REGISTRY\\MACHINE\\SOFTWARE\\lyshark";
        if (wcscmp(ustrRegPath.Buffer, pszRegister) == 0)
        {
            DbgPrint("[lyshark] 注册表项删除操作已被拦截! \n");
            // 拒绝操作
            status = STATUS_ACCESS_DENIED;
        }
        break;
    }
    default:
        break;
    }

    // 释放内存
    if (NULL != ustrRegPath.Buffer)
    {
        ExFreePool(ustrRegPath.Buffer);
        ustrRegPath.Buffer = NULL;
    }

    return status;
}

运行驱动程序，然后我们尝试删除\\LyShark\HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\lyshark里面的子项，则会提示如下信息。

当然这里的RegNtPreDeleteValueKey是指的删除操作，如果将其替换成RegNtPreSetValueKey，那么只有当注册表被创建才会拦截，此时就会变成拦截创建。

// 拦截创建操作
NTSTATUS MyLySharkCallback(_In_ PVOID CallbackContext, _In_opt_ PVOID Argument1, _In_opt_ PVOID Argument2)
{
    NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
    UNICODE_STRING ustrRegPath;

    // 获取操作类型
    LONG lOperateType = (REG_NOTIFY_CLASS)Argument1;

    // 申请内存
    ustrRegPath.Length = 0;
    ustrRegPath.MaximumLength = 1024 * sizeof(WCHAR);
    ustrRegPath.Buffer = ExAllocatePool(NonPagedPool, ustrRegPath.MaximumLength);
    if (NULL == ustrRegPath.Buffer)
    {
        return status;
    }
    RtlZeroMemory(ustrRegPath.Buffer, ustrRegPath.MaximumLength);

    // 判断操作
    switch (lOperateType)
    {
    // 修改键值之前
    case RegNtPreSetValueKey:
    {
        // 获取注册表路径
        GetFullPath(&ustrRegPath, ((PREG_DELETE_VALUE_KEY_INFORMATION)Argument2)->Object);

        // 拦截创建
        PWCH pszRegister = L"\\REGISTRY\\MACHINE\\SOFTWARE\\lyshark";
        if (wcscmp(ustrRegPath.Buffer, pszRegister) == 0)
        {
            DbgPrint("[lyshark] 注册表项创建操作已被拦截! \n");
            status = STATUS_ACCESS_DENIED;
        }
        break;
    }
    default:
        break;
    }

    // 释放内存
    if (NULL != ustrRegPath.Buffer)
    {
        ExFreePool(ustrRegPath.Buffer);
        ustrRegPath.Buffer = NULL;
    }

    return status;
}

加载驱动保护，然后我们尝试在\\LyShark\HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\lyshark里面创建一个子项，则会提示创建失败。

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