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;
}
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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=%3d",Val);
AfxMessageBox(str);
} |
程序在VC6下编译通过，操作系统为Windows98。
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