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Windows热键注册的底层原理

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要像系统注册一个全局热键,需要用到RegisterHotKey,函数用法如下(MSDN):
BOOL RegisterHotKey(
HWND hWnd,
int id,
UINT fsModifiers,
UINT vk
);
函数功能：该函数定义一个系统范围的热键。
函数原型：BOOL RegisterHotKey（HWND hWnd，int id，UINT fsModifiers，UINT vk）；
参数：
hWnd：接收热键产生WM_HOTKEY消息的窗口句柄。若该参数NULL，传递给调用线程的WM_HOTKEY消息必须在消息循环中中进行处理。
id：定义热键的标识符。调用线程中的其他热键不能使用同样的标识符。应用功能程序必须定义一个0X0000-0xBFFF范围的值。一个共享的动态链接库（DLL）必须

定义一个0xC000-0xFFFF范围的值伯GlobalAddAtom函数返回该范围）。为了避免与其他动态链接库定义的热键冲突，一个DLL必须使用GlobalAddAtom函数获得热键的标

识符。
fsModifoers：定义为了产生WM_HOTKEY消息而必须与由nVirtKey参数定义的键一起按下的键。该参数可以是如下值的组合：
MOD_ALT：按下的可以是任一Alt键。MOD_CONTROL：按下的可以是任一Ctrl键。
MOD_SHIFT：按下的可以是任一Shift键。
MOD_WIN：按下的可以是任一Windows按键。这些键可以用Microsoft Windows日志记录下来。
MOD_NOREPEAT：Windows 7或者后续版本: 更改热键行为，以便键盘自动重复不会产生多个热键通知。
vk：定义热键的虚拟键码。
返回值：若函数调用成功，返回一个非O值。若函数调用失败，则返回值为0。若要获得更多的错误信息，可以调用GetLastError函数。
备注：当某键被接下时，系统在所有的热键中寻找匹配者。一旦找到一个匹配的热键，系统将把WM_HOTKEY消息传递给登记了该热键的线程的消息队列。该消息被传

送到队列头部，因此它将在下一轮消息循环中被移去。该函数不能将热键同其他线程创建的窗口关联起来。
若为一热键定义的击键己被其他热键所定义，则RegisterHotKey函数调用失败。
若hWnd参数标识的窗口已用与id参数定义的相同的标识符登记了一个热键，则参数fsModifiers和vk的新值将替代这些参数先前定义的值。
Windows CE：Windows CE 2.0以上版本对于参数fsModifiers支持一个附加的标志位。叫做MOD_KEYUP。
若设置MOD_KEYUP位，则当发生键被按下或被弹起的事件时，窗口将发送WM_HOTKEY消息。
RegisterHotKey可以被用来在线程之间登记热键。
速查：Windows NT：3.1及以上版本；Windows：95及以上版本；Windows CE：不支持；头文件：winuser.h；库文件：Hotkey.lib。
F12键是调试器所使用的保留，所以不应将其注册为热键

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#define MOD_ALT         0x0001 =    1
#define MOD_CONTROL     0x0002 =   10
#define MOD_SHIFT       0x0004 =  100
#define MOD_WIN         0x0008 = 1000

在IDA中反汇编RegisterHotKey

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.text:77D1EBB3                 mov     eax, 11EAh // 系统服务号
.text:77D1EBB8                 mov     edx, 7FFE0300h
.text:77D1EBBD                 call    dword ptr [edx]
.text:77D1EBBF                 retn    10h
.text:77D1EBBF _NtUserRegisterHotKey@16 endp

系统把服务号保存在eax寄存器,直接call [edx]
OD查看得到7FFE0300

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dd 7FFE0300
7FFE0300  7C92E510  ntdll.KiFastSystemCall
7FFE0304  7C92E514  ntdll.KiFastSystemCallRet

Windbg查看得到

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lkd> dd ffdf0300 l2
ffdf0300  7c92e510 7c92e514
lkd> u 7c92e510
7c92e510 8bd4            mov     edx,esp
7c92e512 0f34            sysenter

windows中0x7FFE0000和0x0FFDF0000被映射到同一个物理地址,供4KB,但在用户模式下该地址是不可写的,内核模式下的可写,4K空间操作系统占用一部分,
余下的大约有3K
USER:0x7FFE0000
KERNEL:0x0FFDF0000
在Windbg可用dt nt!_KUSER_SHARED_DATA命令查看该共享区域

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lkd> dt nt!_KUSER_SHARED_DATA
+0x000 TickCountLow     : Uint4B
+0x004 TickCountMultiplier : Uint4B
+0x008 InterruptTime    : _KSYSTEM_TIME
+0x014 SystemTime       : _KSYSTEM_TIME
+0x020 TimeZoneBias     : _KSYSTEM_TIME
+0x02c ImageNumberLow   : Uint2B
+0x02e ImageNumberHigh  : Uint2B
+0x030 NtSystemRoot     : [260] Uint2B
+0x238 MaxStackTraceDepth : Uint4B
+0x23c CryptoExponent   : Uint4B
+0x240 TimeZoneId       : Uint4B
+0x244 Reserved2        : [8] Uint4B
+0x264 NtProductType    : _NT_PRODUCT_TYPE
+0x268 ProductTypeIsValid : UChar
+0x26c NtMajorVersion   : Uint4B
+0x270 NtMinorVersion   : Uint4B
+0x274 ProcessorFeatures : [64] UChar
+0x2b4 Reserved1        : Uint4B
+0x2b8 Reserved3        : Uint4B
+0x2bc TimeSlip         : Uint4B
+0x2c0 AlternativeArchitecture : _ALTERNATIVE_ARCHITECTURE_TYPE
+0x2c8 SystemExpirationDate : _LARGE_INTEGER
+0x2d0 SuiteMask        : Uint4B
+0x2d4 KdDebuggerEnabled : UChar
+0x2d5 NXSupportPolicy  : UChar
+0x2d8 ActiveConsoleId  : Uint4B
+0x2dc DismountCount    : Uint4B
+0x2e0 ComPlusPackage   : Uint4B
+0x2e4 LastSystemRITEventTickCount : Uint4B
+0x2e8 NumberOfPhysicalPages : Uint4B
+0x2ec SafeBootMode     : UChar
+0x2f0 TraceLogging     : Uint4B
+0x2f8 TestRetInstruction : Uint8B
+0x300 SystemCall       : Uint4B
+0x304 SystemCallReturn : Uint4B
+0x308 SystemCallPad    : [3] Uint8B
+0x320 TickCount        : _KSYSTEM_TIME
+0x320 TickCountQuad    : Uint8B
+0x330 Cookie           : Uint4B

11EA = 1000111101010 = 13~14位选择服务描述表,选择KeServiceDescriptorTableShadow,系统共有4个服务描述表,第一个在ntoskrnl.exe中
并导出KeServiceDescriptorTable指针

可见该函数没做任何处理直接进入内核(win32k.sys)中,在Windbg反汇编:

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lkd> uf win32k!NtUserRegisterHotKey
win32k!NtUserRegisterHotKey+0x34:
bf899720 33c0            xor     eax,eax //eax = NULL
bf899722 eb29            jmp     win32k!NtUserRegisterHotKey+0x36 (bf89974d)
win32k!NtUserRegisterHotKey:
bf899729 8bff            mov     edi,edi
bf89972b 55              push    ebp
bf89972c 8bec            mov     ebp,esp
bf89972e 56              push    esi
bf89972f e8b673f6ff      call    win32k!EnterCrit (bf800aea)
bf899734 f74510f07fffff test dword ptr [ebp+10h],0FFFF7FF0h //fsModifiers 是否有效,是否大于1000b 11111111111111110111111111110000
bf89973b 752d            jne     win32k!NtUserRegisterHotKey+0x14 (bf89976a) //fsModifiers 无效则跳转
win32k!NtUserRegisterHotKey+0x20:
bf89973d 8b4d08          mov     ecx,dword ptr [ebp+8] //hWnd
bf899740 85c9 test ecx,ecx
bf899742 74dc            je      win32k!NtUserRegisterHotKey+0x34 (bf899720) //hWnd == NULL
win32k!NtUserRegisterHotKey+0x27:
bf899744 e86a7ef6ff      call    win32k!ValidateHwnd (bf8015b3) // 则验证句柄
bf899749 85c0 test eax,eax
bf89974b 7427            je      win32k!NtUserRegisterHotKey+0x30 (bf899774) // 返回NULL
win32k!NtUserRegisterHotKey+0x36:
bf89974d ff7514          push    dword ptr [ebp+14h] //vk
bf899750 ff7510          push    dword ptr [ebp+10h] //fsModifiers
bf899753 ff750c          push    dword ptr [ebp+0Ch] //id
bf899756 50              push    eax //pWnd
bf899757 e8aefeffff      call    win32k!_RegisterHotKey (bf89960a)
bf89975c 8bf0            mov     esi,eax
win32k!NtUserRegisterHotKey+0x47:
bf89975e e8b373f6ff      call    win32k!LeaveCrit (bf800b16)
bf899763 8bc6            mov     eax,esi
bf899765 5e              pop     esi
bf899766 5d              pop     ebp
bf899767 c21000          ret     10h
win32k!NtUserRegisterHotKey+0x14:
bf89976a 68ec030000      push    3ECh // 错误码:1004,参数无效
bf89976f e83da0f6ff      call    win32k!UserSetLastError (bf8037b1)
win32k!NtUserRegisterHotKey+0x30:
bf899774 33f6            xor     esi,esi
bf899776 ebe6            jmp     win32k!NtUserRegisterHotKey+0x47 (bf89975e)
/***************************************/
PWND FASTCALL ValidateHwnd(
HWND hwnd);

//NtUserRegisterHotKey伪代码:

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BOOLEN APIENTRY
NtUserRegisterHotKey(HWND hWnd,
int id ,
UINT fsModifiers,
UINT vk)
{
BOOLEN bRet;
PWND pWnd = NULL;
EnterCrit();
if (!(fsModifiers & 0x0FFFF7FF0h))
{
if (hWnd)
{
pWnd = ValidateHwnd(hWnd);
}
bRet = _RegisterHotKey(pWnd, id ,fsModifiers,vk);
}
else
{
UserSetLastError(1004); //1004 无效标志
bRet = FALSE;
}
LeaveCrit();
return bRet;
}

//系统热键结构:

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typedef struct _HOT_KEY_ITEM
{
PETHREAD Thread;
HWND spwnd;
UINT fsModifiers;
UINT vk;
int id ;
struct _HOT_KEY_ITEM phkNext;
} HOT_KEY_ITEM, *PHOT_KEY_ITEM;

_RegisterHotKey伪代码如下:

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BOOL _RegisterHotKey(
PWND pwnd,
int id ,
UINT fsModifiers,
UINT vk)
{
PHOT_KEY_ITEM phk;
BOOL fKeysExist = FALSE;
PTHREADINFO ptiCurrent;
PWINDOWSTATION pwinsta = _GetProcessWindowStation(NULL);
DWORD ErrorCode;
ptiCurrent = gptiCurrent;
// 如果调用者不是WindowStation初始化的线程和不适当的权限
if (grpwinstaList && !CheckWinstaWriteAttributesAccess())
{
return FALSE;
}
// 不能为其他线程的窗口注册热键
if ((pwnd != PWND_FOCUS) && (pwnd != PWND_INPUTOWNER))
{
if (GETPTI(pwnd) != ptiCurrent)
{
UserSetLastError(1408); //1408 错误码:无效窗口；它属于另一线程。
return FALSE;
}
}
phk = FindHotKey(ptiCurrent, pwnd, id , fsModifiers, vk, FALSE, &fKeysExist);
// 如果其他线程已经注册过该热键,返回FALSE
if (fKeysExist)
{
UserSetLastError(1409); //1409 错误码:热键已被注册
return FALSE;
}
if (phk == NULL)
{
// 热键并未被注册
phk = (PHOT_KEY_ITEM)HeavyAllocPool(sizeof(HOT_KEY_ITEM), TAG_HOTKEY);
// 分配失败,返回FALSE
if (phk == NULL)
{
return FALSE;
}
phk->pti = ptiCurrent;
if ((pwnd != PWND_FOCUS) && (pwnd != PWND_INPUTOWNER))
{
phk->spwnd = NULL;
HMAssignmentLock(&phk->spwnd, pwnd);
}
else
{
phk->spwnd = pwnd;
}
phk->fsModifiers = fsModifiers;
phk->vk = vk;
phk-> id = id ;
// 插入到系统热键链表中
//gphkFirst - 这是不导出变量存储了系统结构热键(phkNext指向下一个热键结构域)地址
phk->phkNext = gphkFirst;
gphkFirst = phk;
}
else
{
// 如果本线程已注册过该热键,则重新覆盖
phk->fsModifiers = fsModifiers;
phk->vk = vk;
}
return TRUE;
}

//用Windbg查看下gphkFirst

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lkd> dd gphkFirst L1
bf9af814  e2ce10d8

e2ce10d8就是最近一次软件向系统注册的全局热键,继续

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lkd> dd e2ce10d8 l6
e2ce10d8  e2265008 bbe35a28 00000003 00000054
e2ce10e8  0000c024 e2291a68

e2265008 是ETHREAD,查看发现是QQ的一个线程
bbe35a28 是窗口句柄
00000003 是功能键11,说明有Ctrl+Alt键
00000054 是VK_?,0x54对应ASCI码的大写T,Ctrl+ATL+T(QQ上:发送腾讯微博的)
0000c024 是热键的ID
e2291a68 是下一个热键结构

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PHOT_KEY_ITEM FindHotKey(
PTHREADINFO ptiCurrent,
PWND pwnd,
int id ,
UINT fsModifiers,
UINT vk,
BOOL fUnregister,
PBOOL pfKeysExist)
{
PHOT_KEY_ITEM phk, phkRet, phkPrev;
// 初始化返回值
*pfKeysExist = FALSE;
phkRet = NULL;
phk = gphkFirst;
while (phk)
{
if ((phk->pti == ptiCurrent) && (phk->spwnd == pwnd) && (phk-> id == id ))
{
if (fUnregister)
{
// 摘掉热键
if (phk == gphkFirst)
{
gphkFirst = phk->phkNext;
}
else
{
phkPrev->phkNext = phk->phkNext;
}
if ((pwnd != PWND_FOCUS) && (pwnd != PWND_INPUTOWNER))
{
Unlock(&phk->spwnd);
}
UserFreePool((PVOID)phk);
return ((PHOT_KEY_ITEM)1);
}
phkRet = phk;
}
// 如果热键已经注册过,设置已存在标志
if ((phk->fsModifiers == fsModifiers) && (phk->vk == vk))
{
if (phk->spwnd == PWND_FOCUS)
{
if (phk->pti == ptiCurrent)
{
*pfKeysExist = TRUE;
}
}
else
{
*pfKeysExist = TRUE;
}
}
phkPrev = phk;
phk = phk->phkNext;
}
return phkRet;
}

//遍历系统热键

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VOID DumpHotKeys()
{
ULONG dwAddr;
KAPC_STATE ApcState;
PETHREAD pThread;
PEPROCESS pProc;
PHOTKEY phk;
// 必须在GUI线程中遍历
KeStackAttachProcess( pExpEprocess , &ApcState );
dwAddr = *(PULONG)gphkFirst;
KeUnstackDetachProcess(&ApcState);
phk = (PHOTKEY)dwAddr;
// 解析系统所有热键
while ( phk != NULL )
{
pThread = *(PULONG)phk->pti;
//0x220 位置指向当前线程的EPROCESS
pProc   = *(PULONG)( (ULONG)pThread + 0x220 );
//EPROCESS + 0x174指向进程名字
KdPrint(( "Process Name : %s\n" , (ULONG)pProc + 0x174 ));
KdPrint(( "id : %d\n" , phk-> id ));
KdPrint(( "Combination : %s + %X\n" , GetButton( phk->fsModifiers ) , phk->vk ));
KdPrint(( "------------------------------------------\n" ));
phk = phk->phkNext;
}
}

快讯：科锐逆向工程师培训(第32期，10月10日开学)！

https://bbs.pediy.com/thread-135455.htm

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