36、Windows API 用户、认证和对象安全

    Windows系统具有很完善的安全和认证机制，称作访问控制机制。程序的执行主体（线程）在访问对象（文件、事件等）时，系统会根据线程的“权限”和线程需要访问的对象所具有的访问控制列表(ACL)中的“安全描述符”是否匹配来进行认证，决定一个线程是否可以操作一个对象。

一、基本概念

1、A需要访问(Access)B，A就是访问的主体，B就是访问的客体。A的“访问令牌”和B的安全描述符共同决定了A是否可以访问B。

    访问的主体是进程。在系统中，线程才是程序执行的流程，因此只有线程才能操作对象。每个线程都是属于一个进程的，线程并没有属于自己的权限，而是来源于线程所属于的进程。一个进程中的所有线程都具有同样的权限。一个线程能访问哪些对象，能进行哪此操作，是由线程权限决定的。

访问的客体是安全对象，所有被访问的对象都具有安全描述符，包括了文件、注册表、事件(Event)、互斥(Mutex)、管道等。

2、进程的权限继承自创建进程用户和用户所属的用户组。用户有专用数据结构来表示权限—访问令牌(Access Token)。访问令牌包括两个部分：一个是令牌所表示的用户，包括用户标识符(SID)，用户所属的用户组等；另一部分是“权限”(Privilege)。

    在进程访问安全对象时，会用到SID。每个安全对象都有访问控制列表(ACL)，ACL说明了哪些用户( SID)能访问本对象，哪些不能，以及能进行哪种访问等。而“权限”在访问某个具体的安全对象时并没有作用，“权限”是表示进程是否能够进行特定的系统操作，如关闭系统、修改系统时间、加载设备驱动等。

创建进程的API函数是CreateProcess，CreateProcess函数所创建的进程使用的访问令牌是当前登录用户的访问令牌。

    可以指定进程的用户。通过CreateProcessAsUser和CreateProcessWithTokenW等API函数，在创建前需要先得到用户的令牌，可以使用LogonUser登录用户（是否可以同时登录多个用户受操作系统版本限制），LogonUser函数用返回用户的令牌。

如果需要得到进程和线程的访问令牌，可以使用OpenProcessToken、 OpenThreadToken等函数。获取令牌中的信息可以使用API函数GetTokenInformation。如果需要修改权限，可以使用AdjustTokenPrivileges等函数。

3、进程的系统操作权限

    进程的权限特指进程是否能够进行各种系统操作，例如是否可以关闭系统，是否能够修改系统时间，是否能够加载设备驱动等。权限是一个列表，每种权限是列表中的一项。权限列表存在于进程的访问令牌中。

权限有很多种，每一种表示了一个特定的操作是否能够进行，如果进程的访问令牌中的权限列表中有这个权限，则表示进程可以进行这种操作，比如SE_LOAD_DRIVER_ NAME表示进程可以加载驱动。

4、安全对象

    Windows系统几乎所有的对象都有安全属性，包括文件、文件夹、注册表、线程同步对象、进程间通信对象、网络共享等，进程和线程也可以是其他进程的操作对象，所以进程和线程也是安全对象。

在创建对象时都可以指定对象的安全属性，比如CreateFile、CreatePipe、CreateProcess、RegCreateKeyEx和RegSaveKeyEx等，SECURITY_ATTRIBUTES结构用于指定对象的安全属性。

GetNamedSecurityInfo、 GetSecurityInfo、 SetSecurityInfo、 SetKernelObjectSecurity、SetNamedSecurityInfo等API函数可以获取和设置对象的安全属性。

对象的安全属性是以安全描述符(Security Descriptor)的形式存在的，安全描述符中包括了访问控制列表。

5、访问控制列表(ACL)

每个安全对象都有访问控制列表。访问控制列表有两种，一种是选择访问控制列表（discretionary access control list，DACL），另一种是系统访问控制列表(system access controllist，SACL)。DACL决定了用户或用户组是否能访问这个对象，SACL控制了尝试访问安全对象的检测信息的继承关系。

DACL是访问控制的关键。DACL中包括一个访问控制入口(Access Control

Entries，ACE)列表。ACE表明了用户（通过用户SID或用户组SID）是否能进行操作以及能进行哪种操作。在进行访问控制检测时，会依次检测DACL中的ACE，直到被允许或被拒绝。

ACE内容及线程访问令牌中的SID和DACL中的ACE的认证过程

二、示例代码

1、列举进程访问令牌内容和权限

显示进程的访问令牌内容

SDK安装目录下，Samples\Security\Authorization\MyToken

显示SID

获取SID可以通过LookupAccountName API函数。

Samples\Security\Authorization\TextSid

列举安全对象的安全描述符

Samples\Security\Authorization\Check_SD

修改安全描述符通过SetFileSecurity API

三、用户

增加

NetUserAdd API函数在系统中创建用户[4]

NetGroupAddUser

NetUserDel

NetUserEnum和NetLocalGroupEnum API函数分别用于列举指定主机中当前的所有用户和用户组。

示例用户操作

/* UNICODE */
#ifndef UNICODE
#define UNICODE
#endif
/* 头文件 */
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <windows.h> 
#include <lm.h>
#pragma comment(lib,"Netapi32.lib")
/*************************************
* AddUser
* 功能    增加用户
* 参数    szServerName，主机名，如果为本机增加用户，设置为NULL
*            szUserName，用户名
*            szPassword，密码
**************************************/
int AddUser(LPWSTR szServerName, 
            LPWSTR szUserName,
            LPWSTR szPassword)
{
    USER_INFO_1 ui;
    DWORD dwLevel = 1;    // 使用 USER_INFO_1 作为参数
    DWORD dwError = 0;
    NET_API_STATUS nStatus;
    // 填充 USER_INFO_1
    ui.usri1_name = szUserName;    // 用户名
    ui.usri1_password = szPassword;    // 密码
    ui.usri1_priv = USER_PRIV_USER;    // privilege  
    ui.usri1_home_dir = NULL;
    ui.usri1_comment = NULL;
    ui.usri1_flags = UF_SCRIPT;
    ui.usri1_script_path = NULL;
    // 调用 NetUserAdd 增加用户
    nStatus = NetUserAdd(szServerName,
        dwLevel,
        (LPBYTE)&ui,
        &dwError);

    // 判断结果
    if (nStatus == NERR_Success)
    {
        wprintf((const wchar_t*)stderr, L"User %s has been successfully added on %s\n",
            szUserName, szServerName);
    }
    else
    {
        fprintf(stderr, "A system error has occurred: %d\n", nStatus);
    }
    return 0;
}

/*************************************
* AddUserToGroup
* 功能    为用户组增加用户
* 参数    szServerName，主机名，如果为本机，设置为NULL
*            szUserName，用户名
*            szGroup，用户组名
**************************************/
int AddUserToGroup(LPWSTR szServerName, 
                   LPWSTR szUserName,  
                   LPWSTR szGroup)
{
    NET_API_STATUS nStatus;
    // 调用 NetGroupAddUser
    nStatus =  NetGroupAddUser(
        szServerName,
        szGroup,
        szUserName
        );

    // 判断结果
    if (nStatus == NERR_Success)
        fwprintf(stderr, L"User %s has been successfully added on %s\n",
        szUserName, szServerName);

    else
        fprintf(stderr, "NetGroupAddUser A system error has occurred: %d\n", nStatus);
    return 0;
}

/*************************************
* DelUser
* 功能    删除用户
* 参数    szServerName，主机名，如果为本机，设置为NULL
*            szUserName，用户名
**************************************/
int DelUser(LPWSTR szServerName, LPWSTR szUserName)
{
    DWORD dwError = 0;
    NET_API_STATUS nStatus;

    // 调用 NetUserDel 删除用户
    nStatus = NetUserDel(szServerName, szUserName);
    // 判断并显示结果
    if (nStatus == NERR_Success)
        fwprintf(stderr, L"User %s has been successfully deleted on %s\n",
        szUserName, szServerName);
    else
        fprintf(stderr, "A system error has occurred: %d\n", nStatus);

    return 0;

}

/*************************************
* int ListUsers(LPWSTR pszServerName)
* 功能    列举用户
* 参数    szServerName，主机名，如果为本机，设置为NULL
**************************************/
int ListUsers(LPWSTR pszServerName)
{
    LPUSER_INFO_0 pBuf = NULL;
    LPUSER_INFO_0 pTmpBuf;
    DWORD dwLevel = 0;
    DWORD dwPrefMaxLen = MAX_PREFERRED_LENGTH;
    DWORD dwEntriesRead = 0;
    DWORD dwTotalEntries = 0;
    DWORD dwResumeHandle = 0;
    DWORD i;
    DWORD dwTotalCount = 0;
    NET_API_STATUS nStatus;

    // 循环，直到可以成功调用 NetUserEnum
    do 
    {
        // 调用NetUserEnum函数
        nStatus = NetUserEnum(pszServerName,
            dwLevel,// 这里设置为0，使用 LPUSER_INFO_0 返回结果
            FILTER_NORMAL_ACCOUNT, // 只列举“正常”类型的用户
            (LPBYTE*)&pBuf,// LPUSER_INFO_0 保存返回结果
            // MAX_PREFERRED_LENGTH，内存由API分配，需要在之后调用NetApiBufferFree释放
            dwPrefMaxLen,
            &dwEntriesRead,// 读了的 Entries
            &dwTotalEntries,// 一共的 Entries
            &dwResumeHandle);
        // 判断是否成功
        if ((nStatus == NERR_Success) || (nStatus == ERROR_MORE_DATA))
        {
            if ((pTmpBuf = pBuf) != NULL)
            {
                // 循环读取用户信息
                for (i = 0; (i < dwEntriesRead); i++)
                {
                    assert(pTmpBuf != NULL);

                    if (pTmpBuf == NULL)
                    {
                        fprintf(stderr, "An access violation has occurred\n");
                        break;
                    }
                    // 输出
                    wprintf(L"\t-- %s\n", pTmpBuf->usri0_name);
                    // 下一个
                    pTmpBuf++;
                    dwTotalCount++;
                }
            }
        }
        else
            fprintf(stderr, "A system error has occurred: %d\n", nStatus);
        // 释放内存
        if (pBuf != NULL)
        {
            NetApiBufferFree(pBuf);
            pBuf = NULL;
        }
    }
    while (nStatus == ERROR_MORE_DATA); // end do

    // 释放内存
    if (pBuf != NULL)
        NetApiBufferFree(pBuf);

    fprintf(stderr, "Total of %d users\n\n", dwTotalCount);

    return 0;
}

/*************************************
* int ListGroup(LPWSTR pszServerName)
* 功能    列举用户组
* 参数    szServerName，主机名，如果为本机，设置为NULL
**************************************/
int ListGroup(LPWSTR pszServerName)
{

    DWORD dwLevel = 0;
    DWORD dwPrefMaxLen = MAX_PREFERRED_LENGTH;
    DWORD dwEntriesRead = 0;
    DWORD dwTotalEntries = 0;
    DWORD dwResumeHandle = 0;
    DWORD i;
    DWORD dwTotalCount = 0;
    NET_API_STATUS nStatus;


    LPLOCALGROUP_INFO_0 pBuf = NULL;
    LPLOCALGROUP_INFO_0 pTmpBuf;

    do // begin do
    {
        // 调用NetLocalGroupEnum 参数设置与NetLocalGroup类似
        nStatus = NetLocalGroupEnum(
            pszServerName,
            0,
            (LPBYTE*)&pBuf,
            dwPrefMaxLen,
            &dwEntriesRead,
            &dwTotalEntries,
            &dwResumeHandle);
        // 判断结果
        if ((nStatus == NERR_Success) || (nStatus == ERROR_MORE_DATA))
        {
            if ((pTmpBuf = pBuf) != NULL)
            {
                // 循环输出
                for (i = 0; (i < dwEntriesRead); i++)
                {
                    assert(pTmpBuf != NULL);

                    if (pTmpBuf == NULL)
                    {
                        fprintf(stderr, "An access violation has occurred\n");
                        break;
                    }

                    wprintf(L"\t-- %s\n", pTmpBuf->lgrpi0_name);
                    pTmpBuf++;
                    dwTotalCount++;
                }
            }
        }

        else
            fprintf(stderr, "A system error has occurred: %d\n", nStatus);
        // 释放内存
        if (pBuf != NULL)
        {
            NetApiBufferFree(pBuf);
            pBuf = NULL;
        }
    }

    while (nStatus == ERROR_MORE_DATA); // end do

    if (pBuf != NULL)
        NetApiBufferFree(pBuf);

    fprintf(stderr, "Total of %d groups\n\n", dwTotalCount);

    return 0;
}

/*************************************
* ShowUsersInfo
* 功能    显示指定用户的信息
* 参数    szServerName，主机名，如果为本机，设置为NULL
*            pszUserName，用户名
**************************************/
int ShowUsersInfo(LPWSTR pszServerName,LPWSTR pszUserName)
{

    DWORD dwLevel = 4;// 使用 LPUSER_INFO_4 返回结果
    LPUSER_INFO_4 pBuf = NULL;
    NET_API_STATUS nStatus;

    nStatus = NetUserGetInfo(pszServerName,
        pszUserName,
        dwLevel,    // pBuf参数类型
        (LPBYTE *)&pBuf);

    // 判断并输出结果
    if (nStatus == NERR_Success)
    {
        if (pBuf != NULL)
        {
            wprintf(L"\n\tAccount:      %s\n", pBuf->usri4_name);
            wprintf(L"\tComment:      %s\n", pBuf->usri4_comment);
            wprintf(L"\tUser comment: %s\n", pBuf->usri4_usr_comment);
            wprintf(L"\tFull name:    %s\n", pBuf->usri4_full_name);
            wprintf(L"\tpriv:    %d\n", pBuf->usri4_priv);
        }
    }

    else
        fprintf(stderr, "A system error has occurred: %d\n", nStatus);
    // 释放内存
    if (pBuf != NULL)
        NetApiBufferFree(pBuf);
    return 0;

}

/*************************************
* wmain
* 功能    入口函数，根据参数判断需要调用的功能函数
* 参数    参见usage输出
**************************************/
int __cdecl wmain(int ac, wchar_t * av[])
{

    if (ac == 4 && lstrcmpW( av[1], L"-a") == 0)
    {
        AddUser(NULL, av[2], av[3]);
    }

    else if (ac == 4 && lstrcmpW( av[1], L"-g") == 0)
    {
        AddUserToGroup(NULL, av[2], av[3]);
    }
    else     if (ac == 3 && lstrcmpW( av[1], L"-i") == 0)
    {
        ShowUsersInfo(NULL, av[2]);
    }
    else     if (ac == 2 && lstrcmpW( av[1], L"-i") == 0)
    {
        ListUsers(NULL);
        ListGroup(NULL);
    }
    else    if (ac == 3 && lstrcmpW( av[1], L"-d") == 0)
    {
        DelUser(NULL, av[2]);
    }
    else
    {
        printf("usage: \n"
            "\t %ws -a <username> <password> to add a user\n"
            "\t %ws -g <username> <group> add a user to a group"
            "\t %ws -i <username> to show user info\n"
            "\t %ws -d <username> to del a user\n", 
            av[0], av[0], av[0], av[0]);
    }
    return 0;
}

参考

[1] 精通Windows API 函数、接口、编程实例

[2] http://www.cnblogs.com/mydomain/archive/2010/11/24/1887138.html

[3] http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa378184%28VS.85%29.aspx

[4] http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa370672%28VS.85%29.aspx