用Visual C 实现CPU特权指令操作

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　　一、引言　　80x86系列CPU具有四级保护机制。在Windows 9X操作系统只使用0级和3级，以便于移植到精简指令集的计算机上，如RS4000等，这些处理器一般只有两个特权级，即系统级和用户级。在Windows 9X系统环境，应用程序运行在Ring3（3级），如果要运行特权指令就必须进入Ring0（0级）。在同一任务内，实现特权级从外层到内层变换的普通途径是使用段间调用指令CALL，通过调用门进行转移；实现特权级从内层向外层变换的普通途径是使用段间返回指令RET。注意，不能用JMP指令实现任务内不同特权级的变换。调用门描述符转移的入口点包含目标地址的段及偏移量的48位全指针。在执行通过任务门的段间转移指令JMP或段间调用指令CALL时，指令所含指针内的选择子用于确定调用门，而偏移被丢弃；把调用门内的48位全指针作为目标地址指针进行转移。　　二、基本思路　　取得全局描述符表，搜索该表找到一个暂时为空的描述符，安装调用门，进行远程调用即可实现特权指令操作。　　三、所用到的数据结构　　①全局描述符GDT的格式： 　　在VC中定义全局描述符如下： struct GDT_DESCRIPTOR{　WORD LimitL;//段界限低16位　WORD BaseL;//基地址低16位　BYTE BaseM;//基地址中间8位　BYTE AttriB;//段属性　BYTE LimitH;//段界限的高4位(包括段属性的高4位)　BYTE BaseH;//基地址的高8位}　　②门描述符的一般格式： 　　当TYPE的低4位值为0xC时，这是一个386调用门(CallGate)。在VC中定义"门"如下：struct GATE{ //门结构类型定义 WORD OffsetL; // 32位偏移的低16位WORD Selector; //选择子BYTE Dcount; //双字计数字段BYTE Gtype; //当低4位值为0xC是，这是一个调用门WORD LimitH; //32位偏移的高16位}　　③全局描述符表寄存器GDTR　　GDTR长48位，其中高32位为基地址，低16位为界限，GDTR中的段界限以字节为单位。在VC中定义如下： struct GDTR{　WORD wGDTLimit;　DWORD dwGDTBase;};　　四、具体实现　　使用MFC AppWizard新建一个基于对话框的应用程序，工程名为MyRing0。在对话框中添加一个按钮，修改ID为ID_GETCR0，修改Caption为取CR0的值，同时添加该按钮的消息处理函数void CMyRing0Dlg::OnGetcr0()。新建一个头文件Ring0.h并添加到工程中，添加下面的代码到Ring0.h中。 #pragma pack(1)struct GDT_DESCRIPTOR{　WORD LimitL; //段界限低16位　WORD BaseL; //基地址低16位　BYTE BaseM; //基地址中间8位　BYTE AttriB; //段属性　BYTE LimitH; //段界限的高4位(包括段属性的高4位)　BYTE BaseH; //基地址的高8位}; struct GATE_DESCRIPTOR{　WORD OffsetL; // 32位偏移的低16位　WORD Selector; //选择子　BYTE Dcount; //双字计数字段　BYTE Gtype; //当低4位值为0xC是，这是一个调用门　WORD LimitH; //32位偏移的高16位};struct GDTR{　WORD wGDTLimit;　DWORD dwGDTBase;};#pragma pack()　　在MyRing0Dlg.cpp中最后一个include语句后添加#include "Ring0.h"，在按钮的消息处理函数void CMyRing0Dlg::OnGetcr0()前面添加下面两个函数： __declspec(naked) void GetCR0_Ring0(){　_asm{　mov ebx,cr0 //特权指令　mov [EAX],ebx　retf}}bool CallRing0(PVOID pvRing0FuncAddr,PWORD pVal){ 　struct GDT_DESCRIPTOR *pGDTDescriptor;　struct GDTR gdtr;　WORD CallgateAddr[3];　WORD wGDTIndex = 1;　//取得全局描述符表GDT　_asm Sgdt [gdtr]　// 空选择子有特殊用途，跳过它，从第二个选择子开始搜索　pGDTDescriptor = (struct GDT_DESCRIPTOR *)(gdtr.dwGDTBase 8);　for (wGDTIndex = 1; wGDTIndex < (gdtr.wGDTLimit / 8); wGDTIndex )　{　　if (pGDTDescriptor->AttriB == 0)　　{　　　struct GATE_DESCRIPTOR *pGate;　　　pGate = (struct GATE_DESCRIPTOR *) pGDTDescriptor;　　　pGate->OffsetL = LOWORD(pvRing0FuncAddr);　　　//选择子0x28总是指向Ring0的代码段　　　pGate->Selector = 0x28;　　　pGate->Dcount = 0;　　　pGate->Gtype = 0xEC;　　　pGate->OffsetH = HIWORD(pvRing0FuncAddr);　　　//准备远程调用参数　　　CallgateAddr[0] = 0x0;　　　CallgateAddr[1] = 0x0;　　　CallgateAddr[2] = (wGDTIndex << 3) | 3;　　　//进入Ring0　　　_asm Mov EAX,[pVal]　　　_asm call FWORD PTR [CallgateAddr]　　　//归还刚才使用的全局描述符　　　memset(pGDTDescriptor, 0, 8);　　　return true;　　}　　//下一个全局描述符　　pGDTDescriptor ; 　}　//没有空闲的全局描述符　return false;}　　为按钮的消息处理函数void CMyRing0Dlg::OnGetcr0()添加代码如下： void CMyRing0Dlg::OnGetcr0() {　// TODO: Add your control notification handler code here　WORD Val=0;　char str[16];　if(!CallRing0((PVOID)GetCR0_Ring0,&Val)){　　AfxMessageBox("系统资源不够！");　　return;　};　sprintf(str,"CR0==",Val);　AfxMessageBox(str); } 　　程序在VC6下编译通过，操作系统为Windows98。 　　一、引言　　80x86系列CPU具有四级保护机制。在Windows 9X操作系统只使用0级和3级，以便于移植到精简指令集的计算机上，如RS4000等，这些处理器一般只有两个特权级，即系统级和用户级。在Windows 9X系统环境，应用程序运行在Ring3（3级），如果要运行特权指令就必须进入Ring0（0级）。在同一任务内，实现特权级从外层到内层变换的普通途径是使用段间调用指令CALL，通过调用门进行转移；实现特权级从内层向外层变换的普通途径是使用段间返回指令RET。注意，不能用JMP指令实现任务内不同特权级的变换。调用门描述符转移的入口点包含目标地址的段及偏移量的48位全指针。在执行通过任务门的段间转移指令JMP或段间调用指令CALL时，指令所含指针内的选择子用于确定调用门，而偏移被丢弃；把调用门内的48位全指针作为目标地址指针进行转移。　　二、基本思路　　取得全局描述符表，搜索该表找到一个暂时为空的描述符，安装调用门，进行远程调用即可实现特权指令操作。　　三、所用到的数据结构　　①全局描述符GDT的格式： 　　在VC中定义全局描述符如下： struct GDT_DESCRIPTOR{　WORD LimitL;//段界限低16位　WORD BaseL;//基地址低16位　BYTE BaseM;//基地址中间8位　BYTE AttriB;//段属性　BYTE LimitH;//段界限的高4位(包括段属性的高4位)　BYTE BaseH;//基地址的高8位}　　②门描述符的一般格式： 　　当TYPE的低4位值为0xC时，这是一个386调用门(CallGate)。在VC中定义"门"如下：struct GATE{ //门结构类型定义 WORD OffsetL; // 32位偏移的低16位WORD Selector; //选择子BYTE Dcount; //双字计数字段BYTE Gtype; //当低4位值为0xC是，这是一个调用门WORD LimitH; //32位偏移的高16位}　　③全局描述符表寄存器GDTR　　GDTR长48位，其中高32位为基地址，低16位为界限，GDTR中的段界限以字节为单位。在VC中定义如下： struct GDTR{　WORD wGDTLimit;　DWORD dwGDTBase;};　　四、具体实现　　使用MFC AppWizard新建一个基于对话框的应用程序，工程名为MyRing0。在对话框中添加一个按钮，修改ID为ID_GETCR0，修改Caption为取CR0的值，同时添加该按钮的消息处理函数void CMyRing0Dlg::OnGetcr0()。新建一个头文件Ring0.h并添加到工程中，添加下面的代码到Ring0.h中。 #pragma pack(1)struct GDT_DESCRIPTOR{　WORD LimitL; //段界限低16位　WORD BaseL; //基地址低16位　BYTE BaseM; //基地址中间8位　BYTE AttriB; //段属性　BYTE LimitH; //段界限的高4位(包括段属性的高4位)　BYTE BaseH; //基地址的高8位}; struct GATE_DESCRIPTOR{　WORD OffsetL; // 32位偏移的低16位　WORD Selector; //选择子　BYTE Dcount; //双字计数字段　BYTE Gtype; //当低4位值为0xC是，这是一个调用门　WORD LimitH; //32位偏移的高16位};struct GDTR{　WORD wGDTLimit;　DWORD dwGDTBase;};#pragma pack()　　在MyRing0Dlg.cpp中最后一个include语句后添加#include "Ring0.h"，在按钮的消息处理函数void CMyRing0Dlg::OnGetcr0()前面添加下面两个函数： __declspec(naked) void GetCR0_Ring0(){　_asm{　mov ebx,cr0 //特权指令　mov [EAX],ebx　retf}}bool CallRing0(PVOID pvRing0FuncAddr,PWORD pVal){ 　struct GDT_DESCRIPTOR *pGDTDescriptor;　struct GDTR gdtr;　WORD CallgateAddr[3];　WORD wGDTIndex = 1;　//取得全局描述符表GDT　_asm Sgdt [gdtr]　// 空选择子有特殊用途，跳过它，从第二个选择子开始搜索　pGDTDescriptor = (struct GDT_DESCRIPTOR *)(gdtr.dwGDTBase 8);　for (wGDTIndex = 1; wGDTIndex < (gdtr.wGDTLimit / 8); wGDTIndex )　{　　if (pGDTDescriptor->AttriB == 0)　　{　　　struct GATE_DESCRIPTOR *pGate;　　　pGate = (struct GATE_DESCRIPTOR *) pGDTDescriptor;　　　pGate->OffsetL = LOWORD(pvRing0FuncAddr);　　　//选择子0x28总是指向Ring0的代码段　　　pGate->Selector = 0x28;　　　pGate->Dcount = 0;　　　pGate->Gtype = 0xEC;　　　pGate->OffsetH = HIWORD(pvRing0FuncAddr);　　　//准备远程调用参数　　　CallgateAddr[0] = 0x0;　　　CallgateAddr[1] = 0x0;　　　CallgateAddr[2] = (wGDTIndex << 3) | 3;　　　//进入Ring0　　　_asm Mov EAX,[pVal]　　　_asm call FWORD PTR [CallgateAddr]　　　//归还刚才使用的全局描述符　　　memset(pGDTDescriptor, 0, 8);　　　return true;　　}　　//下一个全局描述符　　pGDTDescriptor ; 　}　//没有空闲的全局描述符　return false;}　　为按钮的消息处理函数void CMyRing0Dlg::OnGetcr0()添加代码如下： void CMyRing0Dlg::OnGetcr0() {　// TODO: Add your control notification handler code here　WORD Val=0;　char str[16];　if(!CallRing0((PVOID)GetCR0_Ring0,&Val)){　　AfxMessageBox("系统资源不够！");　　return;　};　sprintf(str,"CR0==",Val);　AfxMessageBox(str); } 　　程序在VC6下编译通过，操作系统为Windows98。 下载本文示例代码


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