Windows操作系统----安全机制----Token

简介

Token结构体是访问权限检查中的代表主体身份的核心数据结构，Windows 10 x64平台下的结构见最后。

我们比较关注其中的特权位图和三个代表主体身份的Sid数组：UserAndGroups，RestrictedSids，Capabilities。

进程主令牌和模拟令牌

每一个进程有一个主要的令牌，它描述了与当前进程相关的用户帐户的安全上下文。默认情况下，系统用主令牌当一个进程的线程与一个安全对象相互作用时。此外，一个线程可以模拟一个客户端帐户。模拟允许此线程与安全对象交互时用客户端的安全上下文。一个正模拟客户端的线程拥有一个主令牌和一个模拟令牌。

用函数：OpenProcessToken 来接收一个指向一个进程的主令牌句柄。用OpenThreadToken函数来得到一个指向线程模拟令牌的句柄。

Privileges位图

特权在用户态是通过LUID来表示，在内核结构体_TOKEN中是使用三个位图来表示:

kd> dt _SEP_TOKEN_PRIVILEGES

nt!_SEP_TOKEN_PRIVILEGES

+0x000 Present : Uint8B

+0x008 Enabled : Uint8B

+0x010 EnabledByDefault : Uint8B

分别代表当前的主体可以选用的特权集合(Present)、已经打开的特权集合(Enabled)和默认打开的特权集合(EnabledByDefault)，后两个集合应该是Present集合的子集。

与代表主体身份的Sid数组不同，特权集合的表示简单，而且没有任何保护。从用户态通过API只能打开或者关闭某一项已经存在的特权，而不能增加可选的特权，换句话说，用户态只能修改Enabled特权集合，而不能修改Present特权集合;从内核态可以直接修改Present特权集合，比如给普通进程增加SeAssignPrimaryTokenPrivilege特权，以便为子进程显式指定令牌，而不是继承当前进程的令牌，可以达到扩大子进程权限的效果。

代表主体身份的Sid数组

三个代表主体身份的Sid数组分别是：

UserAndGroups：

代表着主体的普通用户身份和组身份，是不可或缺的成员;

RestrictedSids：

可选成员，如果不为空，则代表着当前的令牌是受限令牌，受限令牌通过从普通令牌中过滤掉一些比较敏感的身份转化而来，受限令牌中的UserAndGroups成员与普通令牌相同，但是RestriectedSids成员不为空，里面保存着过滤后的身份子集;由于在访问权限检查时，三个身份Sid数组要同时进行检查，只有结果都通过才允许该次访问，因此通过增加代表着受限制的权限集合的RestrictedSids成员，既达到了限制令牌权限的目的，又在UserAndGroups成员中保留了原有令牌的完整身份信息。

Capabilities:

可选成员，仅用于AppContainer，其中的Sid代表着与App相关的身份，比如拥有连接网络、访问当前位置等权限的身份。

这三个Sid数组都关联了哈希信息，以保护其完整性，因此，即使从内核态直接修改，也会因为无法通过完整性验证而失败。不过好在哈希的算法非常简单，下面展示的就是Windows 10 x64平台下面该算法的C++演示代码：浅析Windows的访问权限检查机制 – 绿盟科技技术博客

UAC与关联令牌

当用户登录Windows时，操作系统会为用户生成一对初始令牌，分别是代表着用户所拥有的全部权限的完整版本令牌(即管理员权限令牌)，以及被限制管理员权限后的普通令牌，二者互为关联令牌;此后，代表用户的进程所使用的令牌都是由普通令牌继承而来，用来进行常规的、非敏感的操作;当用户需要进行一些需要管理员权限的操作时，比如安装软件、修改重要的系统设置时，都会通过弹出提权对话框的形式提示用户面临的风险，征求用户的同意，一旦用户同意，将会切换到当前普通令牌关联的管理员权限令牌，来进行敏感操作。通过这种与用户交互的方式，避免一些恶意程序在后台稍稍执行敏感操作。

关联令牌是通过Logon Session来实现的，下图展示了其大致原理：

Token结构

下面展示的是Windows 10 x64平台下的构成。

kd> dt nt!_TOKEN
   +0x000 TokenSource      : _TOKEN_SOURCE
   +0x010 TokenId          : _LUID
   +0x018 AuthenticationId : _LUID
   +0x020 ParentTokenId    : _LUID
   +0x028 ExpirationTime   : _LARGE_INTEGER
   +0x030 TokenLock        : Ptr64 _ERESOURCE
   +0x038 ModifiedId       : _LUID
   +0x040 Privileges       : _SEP_TOKEN_PRIVILEGES
   +0x058 AuditPolicy      : _SEP_AUDIT_POLICY
   +0x078 SessionId        : Uint4B
   +0x07c UserAndGroupCount : Uint4B
   +0x080 RestrictedSidCount : Uint4B
   +0x084 VariableLength   : Uint4B
   +0x088 DynamicCharged   : Uint4B
   +0x08c DynamicAvailable : Uint4B
   +0x090 DefaultOwnerIndex : Uint4B
   +0x098 UserAndGroups    : Ptr64 _SID_AND_ATTRIBUTES
   +0x0a0 RestrictedSids   : Ptr64 _SID_AND_ATTRIBUTES
   +0x0a8 PrimaryGroup     : Ptr64 Void
   +0x0b0 DynamicPart      : Ptr64 Uint4B
   +0x0b8 DefaultDacl      : Ptr64 _ACL
   +0x0c0 TokenType        : _TOKEN_TYPE
   +0x0c4 ImpersonationLevel : _SECURITY_IMPERSONATION_LEVEL
   +0x0c8 TokenFlags       : Uint4B
   +0x0cc TokenInUse       : UChar
   +0x0d0 IntegrityLevelIndex : Uint4B
   +0x0d4 MandatoryPolicy  : Uint4B
   +0x0d8 LogonSession     : Ptr64 _SEP_LOGON_SESSION_REFERENCES
   +0x0e0 OriginatingLogonSession : _LUID
   +0x0e8 SidHash          : _SID_AND_ATTRIBUTES_HASH
   +0x1f8 RestrictedSidHash : _SID_AND_ATTRIBUTES_HASH
   +0x308 pSecurityAttributes : Ptr64 _AUTHZBASEP_SECURITY_ATTRIBUTES_INFORMATION
   +0x310 Package          : Ptr64 Void
   +0x318 Capabilities     : Ptr64 _SID_AND_ATTRIBUTES
   +0x320 CapabilityCount  : Uint4B
   +0x328 CapabilitiesHash : _SID_AND_ATTRIBUTES_HASH
   +0x438 LowboxNumberEntry : Ptr64 _SEP_LOWBOX_NUMBER_ENTRY
   +0x440 LowboxHandlesEntry : Ptr64 _SEP_LOWBOX_HANDLES_ENTRY
   +0x448 pClaimAttributes : Ptr64 _AUTHZBASEP_CLAIM_ATTRIBUTES_COLLECTION
   +0x450 TrustLevelSid    : Ptr64 Void
   +0x458 TrustLinkedToken : Ptr64 _TOKEN
   +0x460 IntegrityLevelSidValue : Ptr64 Void
   +0x468 TokenSidValues   : Ptr64 _SEP_SID_VALUES_BLOCK
   +0x470 IndexEntry       : Ptr64 _SEP_LUID_TO_INDEX_MAP_ENTRY
   +0x478 VariablePart     : Uint8B

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