KMP算法是一种高效的字符串匹配算法，它的核心思想是利用已经匹配成功的子串前缀的信息，避免重复匹配，从而达到提高匹配效率的目的。KMP算法的核心是构建模式串的前缀数组Next，Next数组的意义是：当模式串中的某个字符与主串中的某个字符失配时，Next数组记录了模式串中应该回退到哪个位置，以便继续匹配。Next数组的计算方法是找出模式串每一个前缀中最长的相等前缀和后缀，并记录下来它们的长度，作为Next数组中的对应值。
在字符串匹配时，KMP算法从主串和模式串的开头开始逐个字符比较，若发现匹配失败，则根据Next数组中的值进行回退，从失配位置的下一位重新开始比较。这样回退的次数比暴力匹配方式要少得多，因此匹配效率得到了大幅提升。
6.1.1 遍历输出进程内存
首先需要实现取进程PID的功能，当用户传入一个进程名称时则输出该进程的PID号，通过封装GetPidByName函数，该函数用于根据指定的进程名称，获取该进程的进程PID，以便于后续针对进程进行操作。函数参数name为指定的进程名称字符串。该函数通过调用CreateToolhelp32Snapshot函数创建一个系统快照，返回系统中所有进程的快照句柄。然后使用该快照句柄，通过进程快照函数Process32First和Process32Next函数逐个对比进程的名称，找到进程名称匹配的PID，返回该PID。若无法找到匹配的进程名称，则返回0。读者需要注意，当使用进程遍历功能时通常需要引入<tlhelp32.h>库作为支持；
// 根据进程名得到进程PID DWORD GetPidByName(const char* name) { HANDLE snapshot = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS, 0); PROCESSENTRY32 pe32 = { sizeof(PROCESSENTRY32) }; DWORD pid = 0; if (Process32First(snapshot, &pe32)) { do { if (_stricmp(pe32.szExeFile, name) == 0) { pid = pe32.th32ProcessID; break; } } while (Process32Next(snapshot, &pe32)); } CloseHandle(snapshot); return pid; } 在开始使用KMP枚举特征码之前我们需要实现简单的内存读写功能，通过封装一个MemoryTraversal函数，该函数接收三个参数分别是，进程PID，进程开始内存地址，以及进程结束内存地址，该函数输出当前进程内存机器码，每次读入4096字节，然后每16个字符换一次行，遍历内存0x00401000 - 0x7FFFFFFF这篇内存区域，这段代码实现如下所示；
// 遍历并输出进程内存 VOID MemoryTraversal(DWORD PID, const DWORD beginAddr, const DWORD endAddr) { const DWORD pageSize = 4096; // 打开并获取进程句柄 HANDLE process = ::OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, false, PID); BOOL _break = FALSE; BYTE page[pageSize]; DWORD tmpAddr = beginAddr; // 循环枚举进程 while (tmpAddr <= endAddr) { // 每次读入内存 ReadProcessMemory(process, (LPCVOID)tmpAddr, &page, pageSize, 0); // 依次循环每一个字节 for (int x = 0; x < 4096; x++) { // 每16个字符换一行 if (x % 15 != 0) { DWORD ch = page[x]; if (ch >= 0 && ch <= 15) { printf("0%x ", ch); } else { printf("%x ", ch); } } else { printf(" | %x n", tmpAddr+x); } } tmpAddr += pageSize; } } int main(int argc, char *argv[]) { // 通过进程名获取进程PID号 DWORD Pid = GetPidByName("PlantsVsZombies.exe"); printf("[*] 获取进程PID = %d n", Pid); // 输出内存遍历0x401000-0x7FFFFFFF MemoryTraversal(Pid, 0x401000, 0x7FFFFFFF); system("pause"); return 0; } 读者可自行编译这段代码片段，并运行特定进程，当程序运行后即可输出PlantsVsZombies.exe进程内的机器码，并以16个字符为一个单位进行输出，其效果图如下所示；
6.1.2 使用KMP搜索特征码
为了能让读者更好的理解KMP特征码搜索的实现原理，这里笔者依然在MemoryTraversal函数基础之上进行一定的改进在本次改进中，我们增加了memcmp函数，通过使用该函数我们可以很容易的实现对特定内存区域的相同比较，读者在调用ScanMemorySignatureCode函数时需要传入，开始地址，结束地址，特征码，以及特征码长度，当找到特定内存后则返回该内存的所在位置。
// 内存特征码搜索 ULONG ScanMemorySignatureCode(DWORD Pid, DWORD beginAddr, DWORD endAddr, unsigned char *ShellCode, DWORD ShellCodeLen) { unsigned char *read = new unsigned char[ShellCodeLen]; // 打开进程 HANDLE process = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, false, Pid); // 开始搜索内存特征 for (int x = 0; x < endAddr; x++) { DWORD addr = beginAddr + x; // 每次读入ShellCodeLen字节特征 ReadProcessMemory(process, (LPVOID)addr, read, ShellCodeLen, 0); int a = memcmp(read, ShellCode, ShellCodeLen); if (a == 0) { printf("%x :", addr); for (int y = 0; y < ShellCodeLen; y++) { printf("%02x ", read[y]); } printf(" n"); return addr; } } return 0; } int main(int argc, char *argv[]) { // 通过进程名获取进程PID号 DWORD Pid = GetPidByName("PlantsVsZombies.exe"); printf("[*] 获取进程PID = %d n", Pid); // 开始搜索特征码 unsigned char ScanOpCode[3] = { 0x56, 0x57, 0x33 }; // 依次传入开始地址，结束地址，特征码，以及特征码长度 ULONG Address = ScanMemorySignatureCode(Pid, 0x401000, 0x7FFFFFFF, ScanOpCode, 3); printf("[*] 找到内存地址 = 0x%x n", Address); system("pause"); return 0; } 上述程序运行后，将枚举当前进程0x401000-0x7FFFFFFF区域中特征码为0x56, 0x57, 0x33的内存地址，枚举到以后则输出该内存地址的位置，输出效果图如下图所示；
有了上面的模板我们只需要在此基础之上增加KMP枚举方法即可实现，如下代码则是替换具有KMP功能的搜索模式，在代码中可看出我们仅仅只是将ScanMemorySignatureCode函数内部的memcmp函数替换为了KMPSearchString函数，其他位置并没有任何变化，此处主要增加的函数有GetNextval以及KMPSearchString，这两个函数的核心思想是利用KMP算法，在主字符串中寻找子字符串时，遇到匹配失败的字符时，能够跳过一些已经比较过的字符，重复利用部分匹配的结果，提高字符串匹配的效率。将子串的每个字符失配时应该跳转的位置通过GetNextval函数计算得出，然后在KMPSearchString函数中通过这个数组进行跳转和匹配。该算法的时间复杂度为O(m+n)，其中m和n分别表示主串和模式串的长度。
#include <iostream> #include <windows.h> #include <tlhelp32.h> using namespace std; // 根据进程名得到进程PID DWORD GetPidByName(const char* name) { HANDLE snapshot = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS, 0); PROCESSENTRY32 pe32 = { sizeof(PROCESSENTRY32) }; DWORD pid = 0; if (Process32First(snapshot, &pe32)) { do { if (_stricmp(pe32.szExeFile, name) == 0) { pid = pe32.th32ProcessID; break; } } while (Process32Next(snapshot, &pe32)); } CloseHandle(snapshot); return pid; } /* * P 为模式串，下标从 0 开始。 * nextval 数组是模式串 SubString 中每个字符失配时应该回溯的位置。 */ void GetNextval(string SubString, int nextval[]) { int SubStringLen = SubString.size(); // 计算模式串的长度 int i = 0; // 子串的指针 int j = -1; // 前缀的指针 nextval[0] = -1; // 初始化 nextval 数组，将第一个值设为 -1 while (i < SubStringLen - 1) { if (j == -1 || SubString[i] == SubString[j]) // 如果子串和前缀相等，或 j==-1 { i++; j++; // 子串指针和前缀指针分别加一 if (SubString[i] != SubString[j]) // 如果下一个字符不相等 { nextval[i] = j; // 将前缀指针 j 的值赋给 nextval 数组中的当前位置 i } else // 如果下一个字符相等 { nextval[i] = nextval[j]; // 已经有 nextval[j]，所以将它赋给 nextval[i] } } else // 如果子串和前缀不相等 { j = nextval[j]; // 更新前缀指针 j 的值，指向 nextval[j] } } } /* 在 MainString 中找到 SubString 第一次出现的位置 下标从0开始*/ int KMPSearchString(string MainString, string SubString, int next[]) { GetNextval(SubString, next); int MainStringIndex = 0; // 存储主字符串下标 int SubStringIndex = 0; // 存储子字符串下标 int MainStringLen = MainString.size(); // 主字符串大小 int SubStringLen = SubString.size(); // 子字符串大小 // 循环遍历字符串,因为末尾 ' ' 的存在，所以不会越界 while (MainStringIndex < MainStringLen && SubStringIndex < SubStringLen) { // MainString 的第一个字符不匹配或 MainString[] == SubString[] if (SubStringIndex == -1 || MainString[MainStringIndex] == SubString[SubStringIndex]) { MainStringIndex++; SubStringIndex++; } else // 当字符串匹配失败则跳转 { SubStringIndex = next[SubStringIndex]; } } // 最后匹配成功直接返回位置 if (SubStringIndex == SubStringLen) { return MainStringIndex - SubStringIndex; } return -1; } // 内存特征码搜索 ULONG ScanMemorySignatureCode(DWORD Pid, DWORD beginAddr, DWORD endAddr, char *ShellCode, DWORD ShellCodeLen) { char *read = new char[ShellCodeLen]; // 打开进程 HANDLE process = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, false, Pid); int next[100] = { 0 }; // 开始搜索内存特征 for (int x = 0; x < endAddr; x++) { DWORD addr = beginAddr + x; // 每次读入ShellCodeLen字节特征 ReadProcessMemory(process, (LPVOID)addr, read, ShellCodeLen, 0); // 在Str字符串中找Search子串,找到后返回位置 int ret = KMPSearchString(read, ShellCode, next); if (ret != -1) { return addr; } } return 0; } int main(int argc, char *argv[]) { // 通过进程名获取进程PID号 DWORD Pid = GetPidByName("PlantsVsZombies.exe"); printf("[*] 获取进程PID = %d n", Pid); // 开始搜索特征码 char ScanOpCode[3] = { 0x56, 0x57, 0x33 }; // 依次传入开始地址，结束地址，特征码，以及特征码长度 ULONG Address = ScanMemorySignatureCode(Pid, 0x401000, 0x7FFFFFFF, ScanOpCode, 3); printf("[*] 找到内存地址 = 0x%x n", Address); system("pause"); return 0; } 编译并运行上述代码片段，读者应该能看出与暴力枚举并无任何区别，其输出效果图如下图所示；
本文作者： 王瑞
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