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《Undocumented Windows 2000 Secrets》翻译 --- 第四章（9）

王朝system·作者佚名 2006-11-24

第四章探索 Windows 2000 的内存管理机制

翻译： Kendiv( [url=http://www.pccode.net].net"fcczj@263.net )

更新： Tuesday, February 22, 2005

声明：转载请注明出处，并保证文章的完整性，本人保留译文的所有权利。

Windows 2000 的分段和描述符

w2k_mem.exe 的另一个很棒的选项是 +e ，该选项将显示和说明处理器的段寄存器和描述表的内容。示列 4-13 给出了其典型输出。 CS 、 DS 和 ES 段寄存器的内容非常清晰的证明了 Windows 2000 为每个进程提供了平坦的 4GB 地址空间：起始于 0x00000000 ，终止于 0xFFFFFFFF 。示列 4-13 中最右边的标志符用来表示段的类型，该段的类型由它的描述符的 Type 成员给出。代码和数据段的 Type 属性可分别符号化为“ cra ”和“ ewa ”。省略号“ - ”意味着相应的属性没有设置。一个任务状态段（ Task State Segment ， TSS ）仅能有“ a ”（可用）和“ b ”（忙）两种属性。表 4-5 给出了所有可用的属性。示列 4-13 展示了 Windows 2000 的 CS 段的不一致性， CS 段允许执行和读取，而 DS 、 ES 、 FS 和 SS 段的属性则是可扩展和读 / 写访问。另一个不明显但十分重要的细节是 CS 、 FS 和 SS 段的 DPL 在用户模式和内核模式并不相同。 DPL 是描述符特权级别（ Descriptor Privilege Level ）。对于代码段（ CS ），仅当调用者位于其 DPL 指定的特权级时才能调用该段中的代码（参考 Intel 1999c, pp. 4-8f ）。在用户模式， CS 段的 DPL 为 3 ；在内核模式，其 DPL 为 0 。对于数据段（ DS ），其 DPL 是最低的特权级，在用户模式下，所有特权级都可访问它，而在内核模式下，仅允许特权 0 访问。

示列 4-13. 显示 CPU 信息

IDT 和 GDT 寄存器的内容显示了 GDT 的范围是： 0x8003F000 --- 0x8003F3FF ，紧随其后的就是 IDT ，其地址范围是： 0x8003F400 --- 0x8003FBFF 。由于每个描述符占用 64 位，故 GDT 和 IDT 分别包含 128 和 256 个项。注意， GDT 可容纳 8,192 个项，但 Windows 2000 仅使用了其中的一小部分。

表 4-5 代码和数据段的 Type 属性

段

属性

描述

CODE

使段一致（低特权的代码可能进入）

CODE

允许读访问（和仅执行访问相斥）

CODE

段可以访问

DATA

向下扩展段（堆栈段的典型属性）

DATA

允许写访问（和仅读取访问相斥）

DATA

段可以访问

TSS32

任务状态段可用

TSS32

任务状态段繁忙

W2k_mem.exe 还提供了两个很有特色的选项 ----+g 和 +i ，这两个选项可显示 GDT 和 IDT 的更多细节。示列 4-14 示范了 +g 选项的输出。它很类似于示列 4-13 中的“ kernel-model segment: ”一节，但列出了在内核模式下所有可用的段选择子（ selector ），而不仅仅是存储在段寄存器中的那些。 W2k_mem.exe 通过遍历整个 GDT 来获取所有的段选择子，可通过 IOCTL 函数 SPY_IO_SEGMENT 来指示 Spy 设备查询段信息。仅显示有效的选择子。比较示列 4-13 和 4-14 中的 GDT 选择子将十分有趣， GDT 的选择子定义于 ntddk.h 中，汇总在表 4-6 。显然，它们与 w2k_mem.exe 的输出是一致的。

示列 4-14. 显示 GDT 描述符

表 4-6. 定义于 ntddk.h 中的 GDT 选择子（ selector ）

符号

值

注释

KGDT_NULL

0x0000

空的段选择子（无效）

KGDT_R0_CODE

0x0008

内核模式的 CS 寄存器

KGDT_R0_DATA

0x0010

内核模式的 SS 寄存器

KGDT_R3_CODE

0x0018

用户模式的 CS 寄存器

KGDT_R3_DATA

0x0020

用户模式的 DS 、 ES 和 SS 寄存器，内核模式的 DS 和 ES 寄存器

KGDT_TSS

0x0028

位于用户和内核的任务状态段

KGDT_R0_PCR

0x0030

内核模式的 FS 寄存器（处理器控制区域）

KGDT_R3_TEB

0x0038

用户模式的 FS 寄存器（线程环境块）

KGDT_VDM_TILE

0x0040

基地址 0x00000400 ，限制 0x0000FFFF （ DOS 虚拟机）

KGDT_LDT

0x0048

本地描述符表

KGDT_DF_TSS

0x0050

Ntoskrnl.exe 变量 KiDoubleFaultTSS

KGDT_NMI_TSS

0x0058

Ntoskrnl.exe 变量 KiNMITSS

示列 4-14 中的选择子（ selector ）没有在表 4-6 中列出，其中的某些选择子可以通过查找熟悉的基地址或其内存内容来确认它们。使用内核调试器可查找其中某些选择子的基地址对应的符号。表 4-7 给出了我已经确认的选择子。

W2k_mem.exe 的 +i 选项可转储 IDT 中的门描述符（ Gate Descriptor ）。示列 4-15 给出了 IDT 的门描述符的部分内容， Intel 仅定义了 IDT 中的前 20 个门描述符（ Intel 1999c, pp. 5-6 ）。 IDT 中的中断 0x14 到 0x1F 由 Intel 保留；剩余的 0x20 到 0xFF 由操作系统使用。

在表 4-8 中，我给出了所有可确认的特殊的中断、陷阱和任务门。大多数用户自定义的中断都指向哑元例程 ---KiUnexpectedinterruptnNNN() ，在前面我们已经解释过它。对于某些中断处理例程的地址，内核调试器也无法解析其地址对应的符号。

表 4-7. 更多的 GDT 选择子（ selector ）

值

基地址

描述

0x0078

0x80400000

Ntoskrnl.exe 的代码段

0x0080

0x80400000

Ntoskrnl.exe 的数据段

0x00A0