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[原创]X64下MmIsAddressValid的逆向及内存寻址解析
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发表于: 2015-10-21 20:03
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在内核编程时，经常会用到MmIsAddressValid来检测地址是否有效，结合之前学过的虚拟地址到物理地址之间的转化，所以发一篇对该函数的逆向以及代码还原，x86的资料论坛以及网络有很多了，所以这里楼主只谈一下Win7 x64下的MmIsAddressValid过程分析
要检测地址是否有效以及逆向MmIsAddressValid，还是得先从 x64下线性地址的格式入手
为了方便起见，楼主只说一下最普通的4k分页的情况，其他的可以举一反三
从这张图上，可以看到虽然线性地址有64位，但实际只用了48位，高16位其实是符号拓展位， 根据这高16位也可以做一个简单的内存地址是否有效判断（后面逆向会谈到）
从上面这张图，可以看到线性地址被拆开成了五个部分, 还有四张表分别是:
PML4T : 大小为4k ,每项8 字节 ，每一项指向PDPT的首地址
PDPT : 大小为4k ,每项8 字节 , 每一项指向PD的首地址
PD : 大小为4k ,每项8 字节 , 每一项指向PT的首地址
PT: 大小为4k ,每项8 字节 , 每一项存放一个物理页
如果从编程的角度来说，这四张表其实就是四个数组，数组的每一项可以看做是一个指针
线性地址被拆开成了五个部分，前四个部分都可以看做是数组的下标
举个例子，比如线性地址的39-47位，可以看做是一个Pml4t的下标Index，那么在代码里相当于
Pml4t[Index * 8]这样的寻址
其他的数组的访问依此类推
最后在PT的数组里找到物理页后，再加上线性地址的低12位，便是最终的物理地址
上面这张图是每一张表项的结构图，其中比较重要的是第0位，也就是P位，用于检测所指的页面或页表当前是否加载到了物理存储器中 ，p = 0即为无效
了解了理论，再来手工解析一下
随便写一个程序如下：
字符串地址在0000000140092000
字符串内容是NoteBook
首先，对该虚拟地址做一个格式转化
0 101 000000000 010010010 000000000000
0 5 0 0x92 0
由低到高分成了五个部分，前四个是四个数组的下标，最后的0是偏移
第一步，找到该进程的CR3的值，也就是第一个表PML4T的首地址
地址在4e37b000 处 ,注意，该地址是物理地址 ，并且根据格式，低十二位需要清0
第二步，找到该进程PDPT 的首地址，根据之前的下标，得到在PML4T[0]处:
对齐后，PDPT的首地址在4d1cc000处
第三步，找到该进程PDT的首地址，根据之前的下标，得到在PDPT [5]处:
对齐后，PDT的首地址在4d8cd000处
第四步，找到该进程PT的首地址，根据之前的下标，得到在PDT [0]处:
对齐后，PT的首地址在4de4e000处
第五步，找到对应的物理页，根据之前的下标，得到在PT[0x92]处:
对齐后，数据物理页在4cdfa000处
最后一步，得到完整的物理地址:
和程序中的字符串内容一样
说了这么多，进入逆向MmIsAddressValid
.text:00000001400AD930 _MmIsAddressValid proc near .text:000000014000FB6E
.text:00000001400AD930
.text:00000001400AD930 mov rax, rcx
.text:00000001400AD933 sar rax, 48
;取得线性地址的 高16位
.text:00000001400AD937 inc rax
.text:00000001400AD93A cmp rax, 1
.text:00000001400AD93E ja loc_1400AD9D3
; 高16位要么全0, 要么全1 ，加一后大于1则不合法，直接返回false
.text:00000001400AD944 mov rax, rcx
.text:00000001400AD947 mov rdx, 0FFFFF6FB7DBED000h
; PML4T 的虚拟地址
.text:00000001400AD951 shr rax, 39
; 将虚拟地址右移39位
.text:00000001400AD955 and eax, 1FFh
; 拿到pml4数组的下标
.text:00000001400AD95A test byte ptr [rdx+rax*8], 1
; 检测PML4T项p位
.text:00000001400AD95E jz short loc_1400AD9D3
; p=0 则直接返回false
.text:00000001400AD960 mov rax, rcx
.text:00000001400AD963 mov rdx, 0FFFFF6FB7DA00000h
.text:00000001400AD96D shr rax, 27
; 右移30位 ，再 乘 8 ,相当于右移27位
.text:00000001400AD971 and eax, 1FFFF8h
; 8字节对齐 得到PDPT的偏移
.text:00000001400AD976 test byte ptr [rax+rdx], 1
; 检测PDPT项的p位 rax+rdx=PDPT的首地址
.text:00000001400AD97A jz short loc_1400AD9D3
.text:00000001400AD97C mov rdx, -0FFFFF6FB40000000h
.text:00000001400AD986 mov rax, rcx
.text:00000001400AD989 shr rax, 18
; 右移21位，再乘8 ,相当于右移18位
.text:00000001400AD98D and eax, 3FFFFFF8h
;得到PDT的偏移
.text:00000001400AD992 sub rax, rdx
; rax = rax + 0FFFFF6FB40000000h
.text:00000001400AD995 mov rdx, [rax]
;此时rax指向PDT中的 某一项
.text:00000001400AD998 test dl, 1
; 检测PDT项p位
.text:00000001400AD99B jz short loc_1400AD9D3
.text:00000001400AD99D test dl, dl
.text:00000001400AD99F js short loc_1400AD9D6
; 是否开启PSE,是的话直接返回真
.text:00000001400AD9A1 shr rcx, 9
; 右移12位,再乘 8 ,相当于右移9位
.text:00000001400AD9A5 mov rax, 7FFFFFFFF8h ; 8字节对齐
.text:00000001400AD9AF and rcx, rax
.text:00000001400AD9B2 mov rax, -0FFFFF68000000000h
.text:00000001400AD9BC sub rcx, rax
.text:00000001400AD9BF mov rax, [rcx]
;此时RCX指向PT的的某一项
.text:00000001400AD9C2 test al, 1
.text:00000001400AD9C4 jz short loc_1400AD9D3
; 检测PT项的P位
.text:00000001400AD9C6 mov r8b, 80h
.text:00000001400AD9C9 and al, r8b
.text:00000001400AD9CC cmp al, r8b
.text:00000001400AD9CF setnz al
; 检测PT项的PAT位是否存在，不存在返回真
.text:00000001400AD9D2 retn
.text:00000001400AD9D3 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:00000001400AD9D3
.text:00000001400AD9D3 loc_1400AD9D3:
.text:00000001400AD9D3
.text:00000001400AD9D3 xor al, al
.text:00000001400AD9D5 retn
.text:00000001400AD9D6 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:00000001400AD9D6
.text:00000001400AD9D6 loc_1400AD9D6: _
.text:00000001400AD9D6 mov al, 1
.text:00000001400AD9D8 retn
.text:00000001400AD9D8 _MmIsAddressValid endp
可以看出，函数也是将线性地址进行了拆分，取得表中每一项的值后，依次进行判断 ，主要是针对P位
将以上代码做一个等价还原后如下：
bool _MmIsAddressValid(void *pAddress)
{
BYTE* pMl4e = (BYTE *)0x0FFFFF6FB7DBED000;
BYTE* pDPTE = (BYTE *)0x0FFFFF6FB7DA00000;
BYTE* pDE = (BYTE *)0x0FFFFF6FB40000000;
BYTE* pTE = (BYTE *)0x0FFFFF68000000000;
BYTE* curItem;
ULONG_PTR ulAddress = (ULONG_PTR)pAddress;
ulAddress = ((LONG_PTR)ulAddress>>48) + 1;
if (ulAddress <= 1) //只要是合法地址，必然不会超过1
{
ulAddress = (ULONG_PTR)pAddress;
ulAddress = ulAddress >> 39;
ulAddress = ulAddress & 0x1ff;
if ((pMl4e[ulAddress * 8] & 1) == 0) //检测pMl4T项的P位
return false;
ulAddress = (ULONG_PTR)pAddress;
ulAddress = (ulAddress >> 30) << 3;
ulAddress = ulAddress & 0x1FFFF8;
if ((pDPTE[ulAddress] & 1) == 0) //检测PDPT项的P位
return false;
ulAddress = (ULONG_PTR)pAddress;
ulAddress = (ulAddress >> 21) << 3;
ulAddress = ulAddress & 0x3FFFFFF8;
curItem = pDE + ulAddress;
if ((*(LONG_PTR*)curItem & 1) == 0) //检测PDT项的P位
return false;
if ((*(LONG_PTR*)curItem & 0xff) >= 0) //PDT的PSE被置位，直接返回TRUE (2mb分页)
{
ulAddress = (ULONG_PTR)pAddress;
ulAddress = (ulAddress >> 12) << 3;
ulAddress = ulAddress & 0x7FFFFFFFF8;
curItem = pTE + ulAddress;
if ((*(LONG_PTR*)curItem & 1) == 0) //检测PT项的P位
return false;
char itemTmp = (char)*(LONG_PTR*)curItem;
itemTmp = itemTmp & 0x80;
return (itemTmp == (char)0x80) ? false : true; //检测PT项的PAT位
}else
return true;
}
return false;
}
语言粗糙，有的是个人感悟，并不是官方解释,更多是从编程的角度去理解,
发出来和大家共享一下心得
[招生]科锐逆向工程师培训(2024年11月15日实地，远程教学同时开班, 第51期)
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