保护模式篇——PAE分页
写在前面
此系列是本人一个字一个字码出来的,包括示例和实验截图。由于系统内核的复杂性,故可能有错误或者不全面的地方,如有错误,欢迎批评指正,本教程将会长期更新。 如有好的建议,欢迎反馈。码字不易,如果本篇文章有帮助你的,如有闲钱,可以打赏支持我的创作。如想转载,请把我的转载信息附在文章后面,并声明我的个人信息和本人博客地址即可,但必须事先通知我。
你如果是从中间插过来看的,请仔细阅读 羽夏看Win系统内核——简述 ,方便学习本教程。
看此教程之前,问几个问题,基础知识储备好了吗?上一节教程学会了吗?上一节课的练习做了吗?没有的话就不要继续了。
🔒 华丽的分割线 🔒
练习及参考
本次答案均为参考,可以与我的答案不一致,但必须成功通过。
1️⃣ 拆两个进程的4GB
物理页。
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自己拆吧,也不是真让你把所有的都拆了。这玩意建议还是写个驱动来进行拆解。不过我的教程没写,之后才会讲解。故拆几个比较有特点的就行了,之后学了驱动后可以回来再把这道题给完整地做了。
首先讨论我们怎么拆,一个物理页有4KB
的大小,如果线性地址在同一个物理页,那么它的高20位一定是相同的。故如果完整的拆完,我们需要拆0x1000 * n
线性地址。怎么拆已经给你说明白了。
需要拆解的线性地址类型:0x0 - 0x10000 和 0x10000 - 0x7FFFFFFF 和 高2G三部分,每个部分拆解2-3个即可。这里就不拆了。
2️⃣ 定义一个只读类型的变量,再另一个线性地址指向相同的物理页,通过修改PDE
/PTE
属性,实现可写。
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这题目说实话还是有一些坑,主要是独自编写验证代码上。可以点击下方“查看代码”进行查看。
首先运行我们的代码,报内存访问错误,这个是正常现象,因为它在所谓的常量区。
先让它跑起来,看到常量所在的线性地址,如下图所示:
然后我们拆分线性地址,为了图省事,可以用计算器或者自己写个工具。如下图所示:
然后转到WinDbg
中,找到它的进程结构体,找到CR3
:
根据10-10-12
分页结构进行查看,最终看到如下图所示结果:
最后发现是因PTE
属性限制导致数据无法修改,故用!ed 41795088 410e4027
修改它,使它具有可写属性。
然后我们就能成功的访问常量只读地址了:
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#include "stdafx.h"
const int test = 5;
int main(int argc, char* argv[])
{
int* tmp=(int*)&test;
printf("%p\n",tmp);
*tmp=8;
printf("%d\n",*tmp);
return 0;
}
3️⃣ 分析0x8043F00C
线性地址的PDE
属性。
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在虚拟机打开一个notepad
进程,然后转到Windbg
暂停虚拟机找到它的CR3
(我的是0x1b262000
)。然后输入!dd 1b262000+0x201*4
找到该线性地址对应的PDE
,值为004001e3
,故该PDE
为一个大页,有效可写,并为仅超级用户可用,是全局的,且被访问过和写过。
4️⃣ 修改一个高2G线性地址的PDE
/PTE
属性,实现Ring3
可读。
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既然是做了第三题了,那我们直接拿第三题给的线性地址开刀好了。首先必须在合适的地方下断点,运行我们的代码,获取的CR3
是4a818000
,故!dd 4a818000+0x201*4
得到PDE
后值为004001e3
,但为了更好的实验,故把它指向的物理页的偏移的值改为0x1234
。那么如何改呢?这个是个大页,故后22
位直接是物理页的偏移。故!ed 0043F00C 1234
即可。
然后我们继续进行检验,如下图所示:
4660
就是16进制的0x1234
,故实验成功。
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#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int main(int argc, char* argv[])
{
int* test=(int*)0x8043F00C;
printf("读取到值了:%d",*test);
system("pause");
return 0;
}
5️⃣在0
线性地址挂上物理页并执行shellcode
调用MessageBox
。
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这道题还是有一点坑,不过坑不太深,自己能跳出来。代码我提供了且有注释,自己打开看看。
通过查看0 地址
不能访问是因为没有正确的PTE
,如果挂上正确的PTE
,那么这个地址就可以访问了。那我们开始用代码进行试验。首先在合适的地方下断点,运行我们的代码,获取的CR3
是3daa3000
,且申请的一个物理页的地址是0x3D0000
。故按照分页模式找到物理页的PTE
,值为3db54067
。然后把它填到0 地址
的地方。
然后我们继续进行检验,如下图所示:
我们成功弹出了一个信息框,故实验成功。
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#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
char shellcode[]={
0x6A,0x00, //PUSH 0
0x6A,0x00, //PUSH 0
0x6A, 0x00 , //PUSH 0
0x6A ,0x00 , //PUSH 0
0xB8, 0x00 ,0x00 ,0x00, 0x00 , //MOV EAX,0000
0xFF, 0xD0 , //CALL EAX
0xC3 //RET
};
int main(int argc, char* argv[])
{
int msgbox=(int)MessageBoxW;
*(int*)&shellcode[9]=msgbox;
//我们并不能直接把 shellcode 的 PTE 挂到 0 地址上。
//因为还有偏移,需要单独申请一个独立的物理页。
LPVOID scaddr = VirtualAlloc(NULL,1024,MEM_COMMIT,PAGE_READWRITE);
memcpy(scaddr,shellcode,sizeof(shellcode));
printf("Shellcode物理页:%p\n",scaddr);
//下断点,挂物理页
_asm
{
mov eax,0;
call eax;
}
VirtualFree(scaddr,0,MEM_RELEASE);
system("pause");
return 0;
}
6️⃣ 逆向分析MmIsAddressValid
函数。
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本题目主要目的是为了如何查询PDE
和PTE
。逆向参考结果如下:
PAE 分页
PAE
分页是啥,其实他就是2-9-9-12
分页的英文缩写。为什么要有2-9-9-12
分页,其实还是物理页不够用了,需要扩展。但想要足够的物理页,位数在那里,你想大也大不了。那么我就需要扩展物理页地址的位数,于是乎2-9-9-12
分页诞生了,它整体分页的结构如下:
与10-10-12
分页不同的地方就是,多了一层名为页目录指针表
的东西,英文缩写为PDPTT
。每个PDE
和PTE
被扩展为8个字节,物理地址描述的位数扩展为24位
,故可以描述更多的物理页,但个数减半,变成了512个。下面详细查看它们的结构。
首先看PDPTT
的结构。由2-9-9-12
的2
可知第一部分由两位二进制组成,那么最多有4种结果。也就是为什么有五个成员,它的结构如下图所示:
然后是PDE
,既然学过了10-10-12
分页,直接看下面的结构示意图吧:
非大页
大页
然后是PTE
,同理不多说了:
我们之前做一道作业题目知道,我写的shellcode
写到一个页上,它并没有执行权限,但它不是代码,仍然可以被我执行。为了弥补这个漏洞,Intel
给我们补了一个硬件层面上的漏洞,它是一个位,处于PDE
和PTE
的最高位,如下图所示:
如果最高位是1
,说明被保护。如果这个是数据,且这个X
位被置为1
,则会被报出异常不能执行。反之,和正常的10-10-12
分页没什么两样。
一个进程的线性地址仍是4GB
的线性空间,有再多的物理页有啥用呢?在10-10-12
分页下,假设进程一启动,就把所有的物理页都挂上,且没有任何交换。那么只能启动一个;如果在2-9-9-12
分页下,同样的情况,它可以启动16个进程。这个就是2-9-9-12
分页的意义。
Windows
也提供了基于硬件层面X位
的保护,如下图所示:
可以看出你自己写的普通程序压根和这个位无缘,但是还以启用的。但是有些打开之后发现提出不支持基于硬件的保护,那是因为虚拟机没开这个选项,如下图所示,转中如下图选项即可:
练习
由于本节内容和
10-10-12
分页相似,答案不会提供,自己实现,务必把本节练习做完后看下一个讲解内容。不要偷懒,实验是学习本教程的捷径。
俗话说得好,光说不练假把式,如下是本节相关的练习。如果练习没做好,就不要看下一节教程了,越到后面,不做练习的话容易夹生了,开始还明白,后来就真的一点都不明白了。本节练习比较多,请保质保量的完成。
1️⃣ 定义一个只读类型的变量,再另一个线性地址指向相同的物理页,通过修改PDE
/PTE
属性,实现可写。
2️⃣ 自己实验有和没有DEP
保护的程序,看看效果。(本题将在下一篇提供参考)
3️⃣ 修改一个高2G线性地址的PDE
/PTE
属性,实现Ring3
可读。
4️⃣ 在0
线性地址挂上物理页并执行shellcode
调用MessageBox
。
5️⃣ 逆向分析MmIsAddressValid
函数。
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本文来自博客园,作者:寂静的羽夏 ,一个热爱计算机技术的菜鸟
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