剖析Windows任务管理器开发原理与实现

2019-11-17 05:51:41

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来源：转载

供稿：网友

Author: Brief[原创]
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Date: 05-01-2003

    Windows2000/XP内含的任务治理器(Taskmgr)相信大家都熟悉吧，相比之下XP里的要比2000功能更加强大，返回的信息也更加的具体，不过您是否觉得还有很多希望获得的消息没有包含在里面吗？您是否觉得Windows的系统治理工具箱里的东西太分散了吗？下面就让我们看看它们的开发原理，并动手实现一个真正的任务治理器。现在我们是调用Win32API来实现这些功能的，但是大家都说MS隐藏了太多的细节，以后我们将讨论更多关于Windows内核的东东。

    可能大家对任务治理器里最熟悉的功能要数进程治理了，经常我们在怀疑中了病毒/木马的时候都会看看任务治理器里有没有什么非凡的进程在运行，所以进程查看器应该是一个非常重要的功能。我们除了需要获得进程的名称外，还有什么呢？当然包括它的进程标识符(PRocessID)，用户信息(UserName)，CPU使用时间(CPUTime)和存储器的使用情况(MemoryUsage)，还有它的优先权(BasePriority)。CPU和Memory信息可以帮助我们分析进程的运行情况，而优先权可以表示进程在CPU分配处理器使用时的优先情况。这些都是通用的进程信息，让我们再看看其他的信息吧。进程的父进程标识符(Parent Process ID)，创建时间(Create Time)，程序名称等在很多情况下也是我们关心的信息。我们再看看进程相关的性能信息。在Windows下通常有两种模式：内核模式(Kernel: Level 0)和用户模式(User: Level 3)，进程往往在两种模式中往返切换，所以可以获得进程在内核模式和用户模式各自的使用时间。同时还包括进程相关的工作集(WorkingSet)，分页池(PagedPool)，非分页池(NonePagedPool)和页面文件(PageFile）信息。进程相关的I/O操作包括读/写/其他等动作，我们可以获得这些操作的次数和传送数据的数量。

    假如您怀疑某个进程是木马，那您还想获得哪些信息呢？简单的进程名称应该是不够的吧！我们希望获得进程的实际程序的路径，这样可以帮助我们判定究竟是那个程序在运行。前段时间不是在讨论什么进程隐藏的，其中一种就是“创建远程线程”，而注体往往又是以动态链接库(DLL)的形式存在的，我们就希望看到某个具体进程所包含的所有模块(Module)，经常是DLL也。“线程”是一个大家熟悉的名字，它是Windows系统中的实现体，而进程则是线程运行的环境。一个进程到底创建了多少线程了？我们同样可以枚举进程内部的所有线程信息。假如您发现一个木马进程，下面的动作就应该是分析它的运行机制(假如您对它感爱好)，不过最终您还是要将它结束吧。在Windows2k下，很多系统要害进程在TaskMgr里是不能被结束的，不过现在您不用担心了。好的，对进程的操作当然就包括结束进程。假如您用过中文的XP，您是否经常碰到任务栏“假死”的情况，虽然您的电脑没有挂掉，但却动弹不得，那好我们也同样可以将任意的进程挂起来，不管您对它做什么动作(除了结束)，它都不会有任何的反应。有了挂起进程，同样我们也可以将进程从“挂起”状态激活哈。

    桌面窗口是大家接触得最多的交互界面了，您是否想获得每个窗口的标题信息呢？当然我们还可以获得与窗口关联的进程，线程与窗口句柄属性。假如大家对VC比较熟悉，就应该知道其中的一个SPY++工具吧，它就可以获得桌面窗口，进程和线程的具体信息，不过现在就不用打开这个，打开那个了，通通搞定了！

    系统性能是每个用户关心的话题。它包括整个系统当前创建的句柄，进程以及线程的数目。还有物理存储器(Physical Memory)的总量和使用情况，系统高速缓存(System Cache)的大小，存储器保留与提交(Commit Charge)状况，当然还有核心分页/非分页池(Kernel Memory)的使用情况。几乎包括了Windows系统下存储器治理的大部分信息。

    虽然现在硬盘的价格已经很低了，不过我还是在用6.4G的小东东，所以经常碰到“Low Disk”！我们经常要看看硬盘的使用情况，不过每次都要进入我的电脑，太麻烦了。而我们现在可以一次了解所有磁盘的容量和当前使用情况，同时还有它们的格式类型(如FAT,NTFS,CDFS等)和磁盘标签。

    说到环境块，或许不是那么熟悉吧，它包含一些环境变量，而每个环境变量对应一个/多个字符串，您可以在控制面板的SYSTEM/Advanced（系统/高级）里对它们进行设置，包括添加新的环境变量，删除和编辑系统环境变量。

    事件记录对我们分析系统的使用情况有很大的帮助。事件记录分为三种：应用程序，系统和安全。而对应的每种事件又可以分为几种类型，它们分别是常规信息，警告和错误。其中包括记录序号(Record Number)，事件类型(Type)，标识符(Event ID)，来源(Source)，产生时间(Time Generated)，用户名(User)和相关描述信息(Description)。有时间大家可以多看看事件信息，当然每个网络治理员对它们应该是很熟悉的，不过还包括其他的事件日志信息。

    Windows系统下的ipconfig /all这个命令我是经常用，因为我们使用的是DHCP，没事看看自己的IP地址变了没有。其中包括具体的网络适配器的信息，包括适配器名称，描述，硬件地址和类型，IP地址及相应的子网掩码，网关与DHCP服务器地址等。不过您是否对网络流量也感爱好呢？我们当然可以获得主机接受/发送了多少（非）广播数据报，出现了多少错误，一共接受/发送了多少信息，这些对每个网友都是有用的信息哟。

    网络共享往往是大家注重的地方，您究竟共享了多少信息，它们的文件路径是什么，还有它们的共享类型信息。我们在不需要某些共享资料时，当然不要忘了将其删除，以免泄露自己的机密信息。

    Windows的NT是一个多用户的系统，答应多种类型用户的存在。我们希望获得用户账号的使用期限(PassWord Expired)，记住要不定时的修改用户的密码哟，以及用户标识符(User ID)，组标识符(Group ID)，还有用户账号的类型(Type)，不同的类型有不同的权限，我们当然希望有最High的权力哟！看看系统对某个账号的磁盘空间使用情况是否有限制(Max Storage)，账号登录的次数(Number Of Logon)和登录时间信息(Logon Hours)等，对我们分析用户的使用情况也有帮助的。

    系统的Win32服务和设备驱动信息也是很重要的，我们希望探测每个服务/设备启动程序的具体路径，状态，类型，启动方式等等信息。我们还希望对服务进行控制，比如停止，启动和删除操作。大家可以参阅《浅析Windows2000/XP服务与后门技术》获得更多关于Win32服务的信息。

    关机也不是那么的单调的，您可以注销自己的系统，假如您要离开当然就需要锁定了。最近大家都不喜欢关机，太麻烦了，所以都习惯使用冬眠，系统将会为我们保留当前信息，不过还有支持电源治理的关机和休眠。Windows2000的用户注重了，我们同样可以使用XP系统下的带有到记时与消息提示的关机和重启功能了。

    系统的版本信息是比较固定的，主要包括操作系统的指纹，注册组织/用户，主机名和系统相关目录等信息。

    说了这么多，我们也该谈谈如何实现了。

    1.窗口信息
    MS为我们提供了打开特定桌面和枚举桌面窗口的函数。
    hDesk=OpenDesktop(lpszDesktop,0,FALSE,DESKTOP_ENUMERATE);
    //打开我们默认的Default桌面；
    EnumDesktopWindows(hDesk,(WNDENUMPROC)EnumWindowProc,0);
    //枚举打开桌面上的所有窗口，由回调函数实现。
    BOOL __stdcall EnumWindowProc(HWND, LPARAM);
    //在回调函数中，我们可以获得窗口的标题和相关进程，线程信息；
    GetWindowText(hWnd,szWindowText,dwMaxCount);
    GetWindowThreadProcessId(hWnd,&dwPID);

    2.设备驱动器信息(服务和设备驱动器差不多，在此不做重复)
    设备驱动信息有服务控制治理器(SCM)来治理的，我要打开服务控制治理器，并枚举所有的设备驱动器。
    OpenSCManager(NULL,NULL,SC_MANAGER_ALL_access);
    //以所有权限打开服务控制治理器；
    EnumServicesStatus(schManager,dwDeviceType,dwDeviceState,
                EnumStatus,dwBufSize,&dwBytesNeeded,
             &dwDevicesReturned,&dwResumeHandle))
    //枚举所有设备的当前状态；
    CloseServiceHandle(schManager);

    //记住，在结束访问后要关闭服务句柄；
    OpenService(schManager,szDeviceName,SERVICE_ALL_ACCESS);
    //打开特定的设备驱动器；
    QueryServiceConfig(schDevice,lpDeviceConfig,
                       1024*8,&dwBytesNeeded)；
    //查询驱动器的服务配置信息；
    QueryServiceStatus(schDevice,&DeviceStatus)；
    //查询设备驱动器的当前状态；
    QueryServiceConfig2(schDevice,SERVICE_CONFIG_DESCRIPTION,
    (LPBYTE)lpDeviceDescription,8*1024,&dwBytesNeeded)
    //查询设备的描述信息；
    StartService(schDevice,0,NULL)；
    //启动设备；
    ControlService(schDevice,SERVICE_CONTROL_STOP,&DeviceStatus)；
    //停止设备；
    DeleteService(schDevice)；
    //删除设备；

    3.磁盘信息
    我们希望获得系统所有磁盘的信息，包括软盘，硬盘，光盘等等；
    GetLogicalDriveStrings(dwBufferLength,lpBuffer);
    //获得逻辑设备的信息；
    GetVolumeInformation(lpRootPathName,lpVolumeNameBuffer,
     dwVolumeNameSize,&dwVolumeSerialNumber,
     &dwMaximumComponentLength,&dwFileSystemFlags,
            lpFileSystemNameBuffer,dwFileSystemNameSize);
    //获得磁盘卷信息，包括卷名称和格式类型；
    GetDiskFreeSpaceEx(lpRootPathName,&FreeBytesAvailable,
                  &TotalNumberOfBytes,&TotalNumberOfFreeBytes);
    //探测磁盘的空间使用情况；

    4.环境变量
    我们可以从注册表中获得环境块的信息：HKEY_LOCAL_MACHINE/SYSTEM/CurrentControlSet/Control/session Manager/Environment，当然要使用注册表的函数。
    RegOpenKeyEx(HKEY_LOCAL_MACHINE,RegKey,0,KEY_QUERY_VALUE,&hKey);
    //打开注册表的键；
    RegEnumValue(hKey,dwIndex,EnvironVariable,
                 &dwVariableLength,NULL,NULL,NULL,NULL);
    //查询我们需要的信息值；
    GetEnvironmentVariable(EnvironVariable,EnvironString,1024);
    //获得环境变量的字符串信息；

    5.事件记录信息
    OpenEventLog(NULL,szLog);
    //打开时间日志记录；
    GetOldestEventLogRecord(hEvent,&dwThisRecord);

    //获得最新的日志信息，以便继续查找；
    ReadEventLog(hEvent,EVENTLOG_FORWARDS_READ │ EVENTLOG_SEQUENTIAL_READ,
   0,pEventLogRecord,1024*32,&dwRead,&dwNeeded)
    //读去日志信息；
    LookupAccountSid(NULL,pSid,szName,&dwName,szDomain,&dwDomain,&SNU)；
    //获取账户的SID，以便获得账户的用户名称；
    GetNumberOfEventLogRecords(hEvent,&dwTotal)；
    //获得事件日志的总数；
    CloseEventLog(hEvent);
    //不要忘记关闭事件句柄；

    6.网络共享
    我们使用第二等级的网络共享搜索；
    NetShareEnum(NULL,dwLevel,(PBYTE *)&pBuf,MAX_PREFERRED_LENGTH,&entriesread,&totalentries,&resume);
    //列举所有的共享目录及相关信息；
    NetApiBufferFree(pBuf);
    //释放缓冲区；
    NetShareDel(NULL,(char *)lpShareNameW,0);
    //删除网络共享目录；

    7.网络适配器信息
    我们要探测NIC的信息和网络流量；
    GetAdaptersInfo(&AdapterInfo,&OutBufLen);
    //获取适配器信息；

    8.系统性能
    获取系统的存储器使用情况；
    GetPerformanceInfo(&PerfInfo,sizeof(PERFORMACE_INFORMATION))
    //获取系统性能信息；

    9.进程/线程/模块信息
    在此我们使用工具帮助函数(ToolHelp32)和系统
    OpenProcessToken(GetCurrentProcess(),TOKEN_QUERY │ TOKEN_ADJUST_PRIVILEGES,&hToken)；
    //打开进程的令牌，提升权限；
    AdjustTokenPrivileges(hToken,FALSE,&TokenPrivileges,sizeof(TOKEN_PRIVILEGES),NULL,NULL);
    //将进程的权限提升到支持调试(Debug)；
    CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS,0);
    //创建进程的快照；
    Process32First(hProcessSnap,&ProcessEntry32)；
    Process32First(hProcessSnap,&ProcessEntry32)；
    //枚举所有进程；
    OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION,FALSE,ProcessEntry32.th32ProcessID);
    //打开特定进程，以查询进程相关信息；
    GetProcessTimes(hProcess,&CreateTime,&ExitTime,&KernelTime,&UserTime)；
    //获取进程的时间信息；
    GetProcessMemoryInfo(hProcess,&PMCounter,sizeof(PMCounter))；
    //获取进程的存储区信息；
    GetPriorityClass(hProcess);
    //获取进程的优先权；
    GetProcessIoCounters(hProcess,&IoCounters)；

    //获取进程的IO使用情况；
    CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPMODULE, dwProcessID);
    //创建模块快照；
    Module32First(hModuleSnap, &ModuleEntry32)；
    Module32Next(hModuleSnap, &ModuleEntry32)；
    //枚举进程模块信息；
    CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPTHREAD, 0);
    //创建线程快照；
    Thread32First(hThreadSnap, &ThreadEntry32)；
    Thread32Next(hThreadSnap, &ThreadEntry32)；
    //枚举线程信息；
    OpenThread(THREAD_ALL_ACCESS,FALSE,ThreadEntry32.th32ThreadID);
    //打开线程，须自己获得此函数地址；
    TerminateProcess(hProcess,0)；
    //终止进程；
    SuspendThread(hThread);
    //悬挂线程；
    ResumeThread(hThread);
    //激活线程；

    10.关机
    AdjustTokenPrivileges(hToken,FALSE,&TokenPrivileges,sizeof(TOKEN_PRIVILEGES),NULL,NULL);
    //调整进程令牌，使其支持关机；
    ExitWindowsEx(EWX_LOGOFF,0)；
    //注销系统；
    LockWorkStation()；
    //锁定系统；
    InitiateSystemShutdown(NULL,szMessage,dwTimeout,FALSE,bSig)；
    //支持到记时和消息显示的关机/重启；
    SetSystemPowerState(bSig,FALSE)；
    //系统休眠/冬眠；

    11.用户信息
    NetUserEnum(NULL,dwLevel,FILTER_NORMAL_ACCOUNT,(LPBYTE*)&pBuf,
                dwPrefMaxLen,&dwEntriesRead,&dwTotalEntries,&dwResumeHandle);
    //枚举系统用户信息；
    NetUserDel(NULL,lpUserNameW)；
    //删除指定用户；

    12.系统版本信息
    GetVersionEx((LPOSVERSIONINFO)&osviex)；
    //获取操作系统的版本信息；
    我们也可以通过注册表(HKEY_LOCAL_MACHINE/SOFTWARE/Microsoft/Windows NT/CurrentVersion)获取相关信息：
    GetTickCount();
    //获取开机时间；
    GetComputerName(szInfo,&dwInfo);
    //获取计算机名称；
    GetUserName(szInfo,&dwInfo);
    //获取计算机用户名；
    GetWindowsDirectory(szInfo,MAX_PATH+1);
    //获取Windows目录；
    GetSystemDirectory(szInfo,MAX_PATH+1);
    //获取系统目录；

小结：
    虽然我们现在已经实现了任务治理器的各项功能，甚至比Windows自带的功能还要强大，不过却没有什么兴奋的感觉。因为看看我们的代码，您就会发现那些都是直接调用的Win32API函数，但是我们清楚系统底层究竟是怎么实现的吗？不管我们是否只是为了实现一个功能，还是对操作系统感爱好，我们都应该更多的对系统底层进行研究，而不仅仅是只会使用高层函数的程序员。虽然微软为我们隐藏了很多的内部细节，但正是这种底层的秘密激发了我们对其进行深入研究的爱好和动力。

注：
    本文相关程序代码过长，所以不在此一并给出，假如你对其比较感爱好，请到FZ5FZ主页下载~

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