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[原创]Win10 DiSPATCH_LEVEL下读取物理内存
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发表于: 2020-4-3 02:28
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0x01 前言:
win10(或者说windows)读取物理内存方式有很多种，但是在DISPATCH_LEVEL下读取物理内存的方式就少的可怜了，原因是DISPATCH_LEVEL无法执行缺页中断，所以像MDL的方法就会直接导致蓝屏。这里一般的情况下，我会推荐使用MmMapIoSpace，将物理地址映射成虚拟地址。但是在win10 的1803版本之后，这个方法也不太适用了，那么有没有替代的方法甚至是更为通杀的方法呢？
win10(或者说windows)读取物理内存方式有很多种，但是在DISPATCH_LEVEL下读取物理内存的方式就少的可怜了，原因是DISPATCH_LEVEL无法执行缺页中断，所以像MDL的方法就会直接导致蓝屏。这里一般的情况下，我会推荐使用MmMapIoSpace，将物理地址映射成虚拟地址。但是在win10 的1803版本之后，这个方法也不太适用了，那么有没有替代的方法甚至是更为通杀的方法呢？
肯定是有的，不然我就不会写这个文章了！
首先我们先来分析，分页页表等级分为9-9-9-9-12 (4 * 9 + 12 = 48)，这个我应该没有记错，我们的页表存在于Cr3，然而现在MmMapIoSpace不让用了，所以，我们只能从另一个方向入手：PTE，我写了一个程序，源代码如下：
#include "stdio.h"
int main() {
unsigned char* pUserBuffer = (unsigned char *)"Hello World!\n";
printf("0x%p\n", pUserBuffer);
getchar();
printf("%s\n", pUserBuffer);
getchar();
} 这段代码是将一个字符串的虚拟地址打印出来，然后等待按键，再然后输入该字符串，编译后，放入虚拟机中，看看实际运行情况我们查看一下运行情况：
此时我们可以得到字符串的虚拟地址，0x00DD86EC，我们通过PTE读取这个虚拟地址的物理地址基址，公式是 物理地址基址 = *(ULONG_PTR *)(PTE_BASE + (
0x00DD86EC >> 12) * 8) & 0xFFFFFFFFF000 ，那么这个PTE_BASE 是多少呢？论坛里面的hzqst 大神总结了几种方法，https://bbs.pediy.com/thread-254276.htm ，这里就不在赘述，我们采用的是tandasat的方法。
那么，现在的PTE_BASE就是 0xFFFFFB8000000000，我们带入公式中算一下，结果为 fffffb8000006ec0，目前为止我们需要挂靠进程，才能读到对应的内容：
通过公式我们可以出，物理地址的基址是 0x11cfe000，我们再加上原虚拟地址的低12位偏移0x6eC，查看一下物理内存：
可以看到我们能够正确的读取了。
0x04 驱动代码的实现：
讲到这里，应该已经能猜到我的方法了，但是我还是打算说出来，希望大家能表示惊讶一下，就是构造一段连续的物理地址，然后根据PTE_BASE找到自己对应的PTE，将自己的地址挂靠到对应的物理地址上面。
那么自己手工构造怎么构造呢？如果你想到了PLM4，那么恭喜你，你想的太深了，我们只需要申请一段NonPage内存就可以了，这样子，系统会自动替我们构造好，问题又来了，我们需要申请多大的呢？我们注意到一个PTE可以描述的是4KB大小的物理地址，所以，我们就申请4KB就好了。
笔者不太了解ExAllocateMemoryWithTag如果申请0x1000(4KB)个字节会是具体申请多少，在这里，笔者选用了MmAllocateContiguousMemory，根据文档，只要是4KB对齐的大小，申请出来的内存都会是4kb对齐的（就是低12位为0）。
现在看来思路清晰了，我们申请的内存挂靠到对应的物理地址的4kb对齐的头部地址，然后再加上物理地址的低12位偏移，就可以了。
结合实际情况就是：我们设我们申请出来的内存虚拟地址为X，则X的PTE描述地址为:p =
(PTE_BASE + (x >> 12) * 8) ，将 p 地址中的 48 ~ 12位替换为要读取的物理地址的48 ~ 12位，然后我们就可以通过 p + offset 读取到内容了。（我们暂时不考虑内容会被交换到硬盘上）
代码如下：
#include "ntddk.h"
void DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObject) {
}
extern "C" NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObject, PUNICODE_STRING pUnicodeString) {
pDriverObject->DriverUnload = DriverUnload;
KIRQL kIrql = KeRaiseIrqlToDpcLevel();
ULONG_PTR PTE_BASE = 0xFFFFF68000000000;
ULONG_PTR pReadPhysicalAddress = 0x708c6EC;
PHYSICAL_ADDRESS dtPhysical;
dtPhysical.QuadPart = -1;
unsigned char* p = (unsigned char *)MmAllocateContiguousMemory(0x1000, dtPhysical);
if (p)
{
KdPrint(("MmAllocateContiguousMemory Address : 0x%p\n", p));
ULONG_PTR* pPte = (ULONG_PTR *)(PTE_BASE + (((ULONG_PTR)p & 0xFFFFFFFFF000) >> 12) * 8);
ULONG_PTR nOldValue = *pPte; //保存原来的值
*pPte = (nOldValue & ~(0xFFFFFFFFF000)) | (pReadPhysicalAddress & 0xFFFFFFFFF000);
unsigned char* pReadStart = p + (pReadPhysicalAddress & 0xFFF);
for (size_t i = 0; i < 16; i++)
{
KdPrint(("%c", pReadStart[i]));
}
KdPrint(("\n"));
*pPte = nOldValue; //恢复原来的值
MmFreeContiguousMemory(p);
}
KeLowerIrql(kIrql);
return STATUS_SUCCESS;
}0x05 运行结果：
0x06 参考文章:
#include "stdio.h"
int main() {
unsigned char* pUserBuffer = (unsigned char *)"Hello World!\n";
printf("0x%p\n", pUserBuffer);
getchar();
printf("%s\n", pUserBuffer);
getchar();
} 这段代码是将一个字符串的虚拟地址打印出来，然后等待按键，再然后输入该字符串，编译后，放入虚拟机中，看看实际运行情况我们查看一下运行情况：
此时我们可以得到字符串的虚拟地址，0x00DD86EC，我们通过PTE读取这个虚拟地址的物理地址基址，公式是 物理地址基址 = *(ULONG_PTR *)(PTE_BASE + (
0x00DD86EC >> 12) * 8) & 0xFFFFFFFFF000 ，那么这个PTE_BASE 是多少呢？论坛里面的hzqst 大神总结了几种方法，https://bbs.pediy.com/thread-254276.htm ，这里就不在赘述，我们采用的是tandasat的方法。
那么，现在的PTE_BASE就是 0xFFFFFB8000000000，我们带入公式中算一下，结果为 fffffb8000006ec0，目前为止我们需要挂靠进程，才能读到对应的内容：
通过公式我们可以出，物理地址的基址是 0x11cfe000，我们再加上原虚拟地址的低12位偏移0x6eC，查看一下物理内存：
可以看到我们能够正确的读取了。
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最后于 2020-4-3 02:40
被不对编辑
，原因：
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一般情况下这种PTE都是可写的吧？实在不行就只能在低IRQ的时候请求了。。 |
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DPC_LEVEL访问PagedOut容易炸，低Level下可以，UserMode用__try__except包着，KernelMode用MmIsAddressValid包着 就很稳...
最后于 2020-4-13 09:55
被FaEry编辑
，原因：
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当时考虑过这个问题，我申请的那个页面是永驻的，所以应该不会被换出，然后是当前Cr3存在的情况下，系统肯定是帮忙挂载好了对应的物理地址，所以应该访问也没有啥问题，唯一的缺点就是不知道是否可写，不知道我这样理解对不对 |
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 受教了，是否可以使用ExAllocatePool来进行替换呢？
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ExAllocatePool虽然在长度≥0x1000的时候也是页对齐，但和Mmxxx一样拥有内存充足下优先分配大分页的特点，最好的方案是参考我之前某篇帖子的思路，MmAllocatexxx只用于分配建立新PML4T和PDPT页表项内容的内存，在PML4T的512项里面选一项占坑，把想访问的虚拟地址直接往这里做拷贝，如果是访问物理地址，直接在这里面找一项未使用的PTE填充物理页帧号\有效位\可写位，再刷tlb就稳得一批了。因为这个连续空间已经被自己占坑，你完全不用担心操作系统会动你映射的内容。 |
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理解你的意思了，你是从PML4T的位置就开始替换成自己的了，受教了！  ，我去改进一下思路
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如果只是简单地访问某个物理页，直接申请一页内存，第一项填一个Valid和LargePage位为1的PDPT项，按你的需求给Dirty1(Intel's R/W bit)和NoExecute置位，物理页帧号填你要访问的页帧号。再把申请的这页内存的物理页帧号填进某个没使用的PML4T里面，再刷下TLB，你就能随意使用从你想用的物理页开始，长度为1G的物理内存了。我原帖干的很多事都是映射已有的虚拟地址，稍微补充下就能做到既映射已有虚拟地址也映射物理地址了
最后于 2020-10-20 14:37
被hhkqqs编辑
，原因：
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学习了！我这就去研究研究！
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是否可以这样理解:
最后于 2021-2-5 18:13
被低调putchar编辑
，原因：
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没错，512G分页对配置要求太高了估计一般人接触不到 |
