[原创/讨论] Windows 核心编程研究系列之二:
读取指定物理内存地址中的内容
关键字:windows内核,物理内存

大家知道在windows NT中，如果已知虚拟地址可以通过
进程页表或者内核提供的MmGetPhysicalAddress来取得对应的
物理地址。
现在我们反过来看一下，如果已知一个物理内存地 址 (假设地址有效)，如何取得物理地址中的内容呢？经过一番思考后，我发现一个方法，但我这里先卖个关子，为什么呢？
因为我觉得这个方法有些繁琐。经过和csdn的各位高手讨论
之后，加上本人的一共总结出3种方法，现在想和大家分享一下，
下面不再废话，立即进入正题 

[方法1]:使用内核提供的MmMapIoSpace函数
原来内核早就提供了很简单的接口，就是MmMapIoSpace函数，不过在DDK文档中看到该函数的说明如下:

PVOID MmMapIoSpace(
    IN PHYSICAL_ADDRESS  PhysicalAddress,
    IN ULONG  NumberOfBytes,
IN MEMORY_CACHING_TYPE  CacheType );

它只有3个形参，这和实际Masm32v9.0声明的4个形参有所
不同，为了确定，我通过 IDA 反汇编证实该函数确实有4个形参。经过测试，我猜测中间的ULONG  NumberOfBytes参数实际由64位字节的（两个双字）高低两部分组成，即在Masm32v9.0中有:

PVOID MmMapIoSpace(
    IN PHYSICAL_ADDRESS  PhysicalAddress,
IN ULONG  NumberOfBytesHighPart,
IN ULONG  NumberOfBytesLowPart,
IN MEMORY_CACHING_TYPE  CacheType );

这样的话调用就很简单了:
invoke        MmMapIoSpace,_phyaddr,0,4,MmNonCached
若成功该函数返回影射后的虚拟地址，否则返回NULL。这样就可以间接达到读取物理地址中内容的第一个方法。但可能我对参数功能的猜测也有错误，如果有误请指出。不胜感谢。

[方法2]:通过操作物理内存对象来完成到虚拟地址的影射
简单的说这个方法的基本思想如下:

a :        取得本进程句柄；
b :        取得物理内存对象的句柄；
c :        将物理内存地址影射到进程的虚拟地址空间中。

下面是我从C改写后的汇编关键代码:

;***************************************************************************
GetValByPhyAddr        proc uses esi edi ebx _phyaddr
        local        hpmem:dword
        local        hp:dword
        local        dwsize:dword
        local        dwbase:dword
        local        dwret:dword
        local        cid:CLIENT_ID
        local        stLR:LARGE_INTEGER
        local        ObjAttrsMem:OBJECT_ATTRIBUTES
        local        ObjAttrsP:OBJECT_ATTRIBUTES

        mov        dwbase,0
        mov        dwsize,4
        push        _phyaddr
        pop        stLR.LowPart
        mov        stLR.HighPart,0

        invoke        PsGetCurrentProcessId
        mov        cid.UniqueProcess,eax
        mov        cid.UniqueThread,0

        invoke        InitObjAttrs,addr ObjAttrsP,0
        ;取得本进程句柄
        Invoke         ZwOpenProcess,addr hp,PROCESS_DUP_HANDLE,\
                         addr ObjAttrsP,addr cid

        invoke         InitObjAttrs,addr ObjAttrsMem,addr devphymem

        ;取得物理对象的句柄
        Invoke         ZwOpenSection,addr hpmem,\
                                SECTION_MAP_READ or SECTION_MAP_WRITE,\
                                addr ObjAttrsMem

        ;将物理内存地址影射到进程的虚拟地址空间中
       

invoke                ZwMapViewOfSection,hpmem,hp,addr dwbase,\
                                0,4,addr stLR,addr dwsize,1,\
                                MEM_TOP_DOWN,PAGE_READWRITE

mov        edx,dwbase
        mov        eax,[edx]        ;取得影射后对应虚拟地址中的内容
        mov        dwret,eax

        ;释放资源
        invoke        ZwUnmapViewOfSection,hp,addr dwbase
        invoke        ZwClose,hpmem
        invoke        ZwClose,hp

        mov        eax,dwret
        ret
GetValByPhyAddr        endp
;***************************************************************************

[方法3]:关闭CPU分页机制达到直接读取物理地址的目的

第3种方法就是我前面卖关子的方法 　，这种方法不依赖于ＯＳ，了解保护模式的朋友都知道：进入保护模式后如果关闭分页机制则CPU就会将线形地址直接解释成物理地址。

关闭分页很简单,只需3行汇编代码:

mov     eax,cr0
and     eax,7fffffffh
mov     cr0,eax       

打开分页同样很简单:

mov        eax,cr0
or        eax,80000000h       
mov        cr0,eax

既然这么简单，为什么我在前面说这个方法有些繁琐呢？原因之一是如果仅仅关闭分页就会使原来依赖于分页的windows变得一团糟，马上会发生著名的蓝屏现象,不爽哦！
那要怎么做呢？经过我的尝试，发现有3点非常重要:

1 :        要保证windows处在较高的IRQL级别，防止关闭分页后
                被打断；
2 :        要将处理分页、读取物理地址的指令块放到线形地址等于
                物理地址的页中；
3 :        要做好数据的恢复工作。

第1点和第3点都容易理解，可能有人会疑问第2点，为什么要放到线形地址等于物理地址的空间中呢？原因其实也很简单，就是一旦关闭分页，所有地址都将以物理地址来解释，如果先前的
虚拟地址和物理地址不相同那么很可能就会发生执行错误指令流的问题。（当然也可以不相同，只要你能保证关分页后能执行正确指令即可。）

那么如何将物理地址和虚拟地址设置为相同呢？我的方法是将虚拟地址对应地页表PTE中的物理页基址改为包容即可。
我随机选择了一个虚拟地址 0x1c00000 ,为了简单它正好是页面的一个基址。下面我构造了它的PTE使得其中的物理也帧指向它:

mov        edx,0ffdf0000h
        mov        eax,[edx]
        mov        tmp0,eax                        ; 保存原始值
        ;mov        dword ptr [edx],1c00027h
        mov        dword ptr [edx],1c00007h

        ;初始化PTE
        mov        edx,0c03ff7c0h
        mov        eax,[edx]
        and        eax,0fffff000h
        or        eax,7h
        mov        edx,0c030001ch
        mov        ebx,[edx]
        mov        tmp1,ebx                                ; 保存原始值
        mov        dword ptr [edx],eax
        ;刷新TLB
        mov        eax,cr3
        mov        cr3,eax

                        最后两句指令在我前一篇: <<Windows内核编程研究一:改变进程PTE>> 中有过说明，这里就不解释了。

结束了PTE的设置后，下面就是将指令块拷贝到指定位置，代码如下:

mov        ecx,slen
mov        esi,subasm
mov        edi,1c00000h
cld
rep                movsb

而subasm指令块完成的就是实际设置分页和读取物理地址内容的工作，如下:

subasm:
                mov     eax,cr0
                and     eax,7fffffffh                        ;关闭分页机制
                mov     cr0,eax       
                jmp     SHORT PageC
PageC:
                mov        edx,[ecx]

mov        eax,cr0
                or        eax,80000000h                        ;打开分页机制
                mov        cr0,eax
               
jmp        SHORT PageO
PageO:
               
jmp        edi
slen        =        $ - subasm

借用一句话作为结尾“…一切都那么清楚明白，然而却无法透彻理解。理解就是改变，就是超越自己已有的认识。”
感谢CSDN热心朋友提供的方法和意见，给我很好的启发。
                末尾，感谢各位观赏，如有误谬之处请不吝指出，不胜感谢。希望有同好的朋友能够一起讨论，一起交流。

Email:        kf2b@hotmail.com
                        Kf2b@msn.com
QQ：                411987378

最后“预告”一下我的第3篇文章：
<<Windows核心编程研究系列之三:突破windows共享文件打开限制>>

主要内容:
很多用No_Share打开的文件，正常情况下不能在其他进程用
CreateFile打开，或者是仅仅用FILE_SHARE_READ打开的
文件不能再以写入目而打开，那么如何绕过windows的这种保护呢？敬请期待。

感谢观赏，拜拜！

Mydo(侯佩|hopy|福信克|FreeThink)
2006年12月19日晚于合肥温馨的家中

[培训]内核驱动高级班，冲击BAT一流互联网大厂工作，每周日13:00-18:00直播授课