浅谈一下FS段寄存器在用户层和内核层的使用
菜鸟一枚，有一段时间不搞内核了，分享一下以前学习的结果，有不对的地方请各位指点，大牛飘过~~
在R0和R3时，FS段寄存器分别指向GDT中的不同段:在R3下，FS段寄存器的值是0x3B，在R0下，FS段寄存器的值是0x30。分别用OD和Windbg在R3和R0下查看寄存器(XP3)，下图:
FS寄存器的改变是从R3进入R0后和从R0退回到R3前完成的，也就是说：都是在R0下给FS赋不同值的。(FS在R0和R3中是不同的值，
在 KiFastCallEntry / KiSystemService中FS值由0x3B变成0x30
在 KiSystemCallExit / KiSystemCallExitBranch / KiSystemCallExit2 中再将R3的FS
恢复)
一.R3与R0之间的互相转换
nt!KiSystemService: 808696a1 6a00 push 0 808696a3 55 push ebp 808696a4 53 push ebx 808696a5 56 push esi 808696a6 57 push edi 808696a7 0fa0 push fs //旧的R3 下的FS 保存入栈 808696a9 bb30000000 mov ebx,30h 808696ae 668ee3 mov fs,bx //FS=0X30 FS 值变成了0X30. 808696b1 64ff3500000000 push dword ptr fs:[0] 808696b8 64c70500000000ffffffff mov dword ptr fs:[0],0FFFFFFFFh 808696c3 648b3524010000 mov esi,dword ptr fs:[124h] //ESI=_ETHEAD 808696ca ffb640010000 push dword ptr [esi+140h] //PreviousMode 808696d0 83ec48 sub esp,48h 808696d3 8b5c246c mov ebx,dword ptr [esp+6Ch]
KiSystemCallExit部分代码
80869945 8d6550 lea esp,[ebp+50h] 80869948 0fa1 pop fs // 恢复 FS 值 8086994a 8d6554 lea esp,[ebp+54h] 8086994d 5f pop edi 8086994e 5e pop esi 8086994f 5b pop ebx 80869950 5d pop ebp 80869951 66817c24088000 cmp word ptr [esp+8],80h
二.R3下的FS
当线程运行在R3下时，FS指向的段是GDT中的0x3B段。该段的长度为4K，基地址为当前线程的线程环境块（TEB），所以该段也被称为“TEB
段”。因为Windows中线程是不停切换的，所以该段的基地址值将随线程切换而改变的。Windows2000中进程环境块（PEB）的地址为
0X7FFDF000，该进程的第一个线程的TEB地址为0X7FFDE000，第二个TEB的地址为0X7FFDD000…。。但是在
WindowsXP SP3 下这些结构的地址都是随机映射的。所以进程的PEB的地址只能通过FS:[0x30]来获取了。Windows中每个线程都
有一个ETHREAD结构，该结构的TEB成员（其实是KTHREAD中的成员，而KTHREAD又是ETHREAD的成员）是用来保存线程的TEB地址
的，当线程切换时，Windows就会用该值来更改GDT的0x30段描述符的基地址值。
nt!_TEB
+0x000 NtTib : _NT_TIB
+0x000 ExceptionList : Ptr32
+0x004 StackBase : Ptr32
+0x008 StackLimit : Ptr32
+0x00c SubSystemTib : Ptr32
+0x010 FiberData : Ptr32
+0x010 Version : Uint4B
+0x014 ArbitraryUserPointer : Ptr32
+0x018 Self : Ptr32 //TEB
+0x01c EnvironmentPointer : Ptr32
+0x020 ClientId : _CLIENT_ID
+0x000 UniqueProcess : Ptr32
+0x004 UniqueThread : Ptr32
+0x028 ActiveRpcHandle : Ptr32
+0x02c ThreadLocalStoragePointer : Ptr32
+0x030 ProcessEnvironmentBlock : Ptr32 //PEB
+0x034 LastErrorValue : Uint4B
+0x038 CountOfOwnedCriticalSections : Uint4B
+0x03c CsrClientThread : Ptr32
+0x040 Win32ThreadInfo : Ptr32
FS:[0X18] 就是TEB 所在的地址；FS:[0X30] 就是PEB 所在的地址
三.在R0下的FS
kd> dg 8 0x40
P Si Gr Pr Lo
Sel Base Limit Type l ze an es ng Flags
---- -------- -------- ---------- - -- -- -- -- --------
0008 00000000 ffffffff Code RE 0 Bg Pg P Nl 00000c9a
0010 00000000 ffffffff Data RW 0 Bg Pg P Nl 00000c92
0018 00000000 ffffffff Code RE 3 Bg Pg P Nl 00000cfa
0020 00000000 ffffffff Data RW 3 Bg Pg P Nl 00000cf2
0028 80042000 000020ab TSS32 Busy 0 Nb By P Nl 0000008b
0030 ffdff000 00001fff Data RW 0 Bg Pg P Nl 00000c92
0038 00000000 00000fff Data RW Ac 3 Bg By P Nl 000004f3
0040 00000400 0000ffff Data RW 3 Nb By P Nl 000000f2
当线程运行在R0下时， FS指向的段是GDT中的0x30段。该段的长度也为4K，基地址为0xFFDFF000。该地址指向系统的处理器控制区域（KPCR）。这个区域中保存这处理器相关的一些重要数据值，如GDT、IDT表的值等等。
kd> dt nt!_kpcr
nt!_KPCR
+0x000 NtTib : _NT_TIB
+0x01c SelfPcr : Ptr32 _KPCR //KPCR
+0x020 Prcb : Ptr32 _KPRCB
+0x024 Irql : UChar
+0x028 IRR : Uint4B
+0x02c IrrActive : Uint4B
+0x030 IDR : Uint4B
+0x034 KdVersionBlock : Ptr32 Void
+0x038 IDT : Ptr32 _KIDTENTRY
+0x03c GDT : Ptr32 _KGDTENTRY
+0x040 TSS : Ptr32 _KTSS
+0x044 MajorVersion : Uint2B
+0x046 MinorVersion : Uint2B
+0x048 SetMember : Uint4B
+0x04c StallScaleFactor : Uint4B
+0x050 DebugActive : UChar
+0x051 Number : UChar
+0x052 Spare0 : UChar
+0x053 SecondLevelCacheAssociativity : UChar
+0x054 VdmAlert : Uint4B
+0x058 KernelReserved : [14] Uint4B
+0x090 SecondLevelCacheSize : Uint4B
+0x094 HalReserved : [16] Uint4B
+0x0d4 InterruptMode : Uint4B
+0x0d8 Spare1 : UChar
+0x0dc KernelReserved2 : [17] Uint4B
+0x120 PrcbData : _KPRCB
展开_NT_TIB
kd> dt _NT_TIB nt!_NT_TIB +0x000 ExceptionList : Ptr32 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD +0x004 StackBase : Ptr32 Void +0x008 StackLimit : Ptr32 Void +0x00c SubSystemTib : Ptr32 Void +0x010 FiberData : Ptr32 Void +0x010 Version : Uint4B +0x014 ArbitraryUserPointer : Ptr32 Void +0x018 Self : Ptr32 _NT_TIB //TEB
看两个地址0x18和0x1C 。在TEB中0x18指向自己，即 TEB 。而 KPCR 中指向自己的确是 0x1C ；0x18 却是指向当前线程 的 TEB ，所以 0x18 字段名叫做Self-used 比较确切（ WIN2K 源码如此定义）。总之，不管是在R3还是R0 ，FS: [0x18] 总是指向当前线程的 TEB 。
实例1:
获取KTHREAD
展开KPCR后，再次展开kpcrb
kd> dt nt!_kprcb
nt!_KPRCB
+0x000 MinorVersion : Uint2B
+0x002 MajorVersion : Uint2B
+0x004 CurrentThread : Ptr32 _KTHREAD
+0x008 NextThread : Ptr32 _KTHREAD
+0x00c IdleThread : Ptr32 _KTHREAD
展开KPRCB结构继续观察可以看到FS:[0x124]指向了KTHREAD结构
实例2:
获取IdleProcess
kd> dt _KPRCB nt!_KPRCB +0x000 MinorVersion : Uint2B +0x002 MajorVersion : Uint2B +0x004 CurrentThread : Ptr32 _KTHREAD +0x008 NextThread : Ptr32 _KTHREAD +0x00c IdleThread : Ptr32 _KTHREAD kd> dt _KTHREAD nt!_KTHREAD +0x000 Header : _DISPATCHER_HEADER +0x010 MutantListHead : _LIST_ENTRY +0x018 InitialStack : Ptr32 Void +0x01c StackLimit : Ptr32 Void +0x020 Teb : Ptr32 Void +0x024 TlsArray : Ptr32 Void +0x028 KernelStack : Ptr32 Void +0x02c DebugActive : UChar +0x02d State : UChar +0x02e Alerted : [2] UChar +0x030 Iopl : UChar +0x031 NpxState : UChar +0x032 Saturation : Char +0x033 Priority : Char +0x034 ApcState : _KAPC_STATE kd> dt _KAPC_STATE nt!_KAPC_STATE +0x000 ApcListHead : [2] _LIST_ENTRY +0x010 Process : Ptr32 _KPROCESS +0x014 KernelApcInProgress : UChar +0x015 KernelApcPending : UChar +0x016 UserApcPending : UChar
VOID GetIdleProcess()
{
PEPROCESS IdleProcess;
_asm
{
mov eax,fs:[0x20] //取KPCRB
mov eax,[eax+0xC] //取IdleThread
mov eax,[eax+0x44]//取ApcState->Process
mov IdleProcess,eax
}
}
最后贴一张KPCR结构图
