实现 x86 到 x64 汇编代码切换

Question

我正在研究 NtDll 如何用于 x86 进程，并且我使用 IDA PRO 调试了函数 NtCreateFile。它的代码如下：

mov     eax, 55h        ; NtCreateFile
mov     edx, offset _Wow64SystemServiceCall@0 ; 
call    edx ; Wow64SystemServiceCall() ; 
retn    2Ch

和 Wow64SystemServiceCall():

mov     edx, large fs:30h
mov     edx, [edx+464h]
test    edx, 2
jz      short loc_7738B5C8
int     2Eh             ; DOS 2+ internal - EXECUTE COMMAND
                        ; DS:SI -> counted CR-terminated command string
retn
loc_7738B5C8:                           ; CODE XREF: 
jmp     far ptr byte_7738B8FF

我查找了 jmp far ptr byte_7738B8FF 的命令代码它是 EA CF B5 38 77 33 00 ，它跳转到另一个段 0x33 jmp 0x33:0x7738b5cf 。所以根据我在互联网上读到的内容，这是 64 位系统上进程的 x64 段基础，对吗？不幸的是我无法进一步调试，因为 ida 没有跟随跳跃。但是我制作了另一个为 x64 编译的简单 C 应用程序，并调用了 CreateFile，附加了 x64 IDA PRO 远程调试器，并查找了反汇编，NtCreateFile 看起来像这样：

x64_NtCreateFile proc near  
mov     r10, rcx
mov     eax, 55h
test    byte ptr ds:7FFE0308h, 1
jnz     short loc_7FFED6695B85
syscall
retn
loc_7FFED6695B85:                     
int     2Eh             ; DOS 2+ internal - EXECUTE COMMAND
                        ; DS:SI -> counted CR-terminated command string
retn

所以我有几个问题，x86 进程附加的 ntdll 远跳转 jmp 0x33:0x7738b5cf 是如何进入 x64_NtCreateFile 第一条指令的？在这种情况下，从 x86 到 x64 的切换究竟是如何发生的？基本上我可以制作 x86 应用程序，并使用跳转切换段，然后执行其中的 x64 代码，我可以通过像 db (0x00) ; x64 machine code commands 这样的操作来创建它，对吗？

Answer 1

是的，我可以确认可以在 64 位 windows 上的 32 位 Windows 应用运行中执行 64 位代码。

Mixing x86 with x64 code 提供了说明和操作示例。

这是我尝试过的（使用我的 Smaller C 编译器进行改编和编译）：

#define EM(a) asm("db " #a);

#define X64_Start_with_CS(_cs) \
{ \
    EM(0x6A) EM(_cs)                     /*  push   _cs                   */ \
    EM(0xE8) EM(0) EM(0) EM(0) EM(0)     /*  call   $+5                   */ \
    EM(0x83) EM(4) EM(0x24) EM(5)        /*  add    dword [esp], 5        */ \
    EM(0xCB)                             /*  retf                         */ \
}

#define X64_End_with_CS(_cs) \
{ \
    EM(0xE8) EM(0) EM(0) EM(0) EM(0)     /*  call   $+5                   */ \
    EM(0xC7) EM(0x44) EM(0x24) EM(4)     /*                               */ \
    EM(_cs) EM(0) EM(0) EM(0)            /*  mov    dword [rsp + 4], _cs  */ \
    EM(0x83) EM(4) EM(0x24) EM(0xD)      /*  add    dword [rsp], 0xD      */ \
    EM(0xCB)                             /*  retf                         */ \
}

#define X64_Start() X64_Start_with_CS(0x33)
#define X64_End() X64_End_with_CS(0x23)

#define __break() asm("int3")

int main(void)
{
  __break();
  X64_Start();
  EM(0x48) EM(0x8D) EM(0x05) EM(0xF9) EM(0xFF) EM(0xFF) EM(0xFF) // lea rax, [$] ; rip-relative
  X64_End();
  __break();
}

然后我在调试器下运行它并注意到 eax 包含 64 位指令的地址 "lea rax, [$]" 当第二个断点被击中时。

Answer 2

如果您查看地址 0x7738b5cf 处的字节，您会看到类似

的内容

41 FF A7 F8 00 00 00（至少如果您使用的是 Windows 8.1 或更新版本）

对应于单个 x86_64 指令 jmp QWORD PTR [r15+0xf8].

在通过远跳转从 32 位代码执行切换到 64 位代码执行后，R15 寄存器将始终指向 wow64cpu.dll 内的特殊跳转 table（ R15 寄存器被设置为从在应用程序的 32 位入口点之前执行的 64 位代码指向此 table。

[r15+0xf8] 恰好指向 wow64cpu.dll 中的 CpupReturnFromSimulatedCode 方法，它将设置正确的上下文并执行实际的系统调用（在您的情况下为 NtCreateFile) 使用 syscall 指令。

有关对此进行详细说明的一些信息，请参阅：

实现 x86 到 x64 汇编代码切换

Implement x86 to x64 assembly code switch

windows

assembly

reverse-engineering

x86-64

ntdll