15_TLB中的G属性

强颜欢笑 提交于 2019-12-01 22:37:09

》 TLB 是为了增加访问内存的效率

即 如果 是 29 9 12 分页 请求数据 可能需要访问 4次内存;为了解决这个问题;出现了 TLB (虚拟地址到物理地址的转换关系),如果目标地址在TLB缓存中,那么直接从TLB 取出 物理地址;

》 这个实验做起来很麻烦,因为:

  • TLB 是CPU 内部的,没法通过汇编指令访问TLB;

  • 调试器,也没有办法知道 TLB 中有哪些项

  • 只有通过实验现象 结果,来证明其存在。

内存访问的步骤:

1570534108746

注意 TLB 产生异常 3; 不会回到 2;而是产生 0x0E 异常。

1570534475405

1 简单实验查看 快表 带来的影响:

图解:

1570535549903

代码:

// 7_TLB_test.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。//​#include "pch.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<Windows.h>​#define PTE(x) ( (DWORD*)(0xc0000000 + ((x >> 12) << 3)))#define PDE(X) ( (DWORD*)(0xc0600000 + ((x >> 21) << 3))) DWORD g_out;#pragma section("data seg", read, write)_declspec(allocate("data seg"))DWORD pagel[1024]; //41d000_declspec(allocate("data seg"))DWORD page2[1024]; //41c000//0x401000void _declspec(naked) IdtEntry(){__asm mov eax, ds: [0x405000]    //确保虚拟地址在TLB中PTE(0x41c000)[0] = PTE(0x41d000)[0];PTE(0x41c000)[1] = PTE(0x41d000)[1];​g_out = page2[0];__asm {    iretd}}void _declspec(naked) go() {{    pagel[0] = 1; //确保物理页存在    page2[0] = 2;​}__asm int 0x20__asm ret}//eq 8003f500 0040ee00~ 00081000void main(){if ((DWORD)IdtEntry != 0x401040){    printf("wrong addr: %p", IdtEntry);    exit(-1);}go();printf("%d\n", g_out);system("pause");}​

效果:

1570536186160

蓝屏:

太快了 。。。 截图不到。。。额

解决蓝屏:

由于 是对同一个物理页释放了两次造成了蓝屏;

所以 保存好 原来的pte值;

所以在 中断返回之前,将那个 虚拟页的 pte 修改回来即可

刷新TLB,解决 结果和我们预期差异

1570536902006

这个cr3 的切换 会导致 没有 g 属性的tlb 失效。即清除;

原因很简单,因为 这个 cr3都切换了 tlb 中的虚拟地址没有g属性的;已经在当前cr3 中没有意义了。虽然 这里切换的是自己的,但是一样可以达到效果。

改后的代码:

// 7_TLB_test.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。//​#include "pch.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<Windows.h>​#define PTE(x) ( (DWORD*)(0xc0000000 + ((x >> 12) << 3)))#define PDE(X) ( (DWORD*)(0xc0600000 + ((x >> 21) << 3))) DWORD g_out;DWORD g_OldPte[2];#pragma section("data seg", read, write)_declspec(allocate("data seg"))DWORD pagel[1024]; //41d000_declspec(allocate("data seg"))DWORD page2[1024]; //41c000//0x401000void _declspec(naked) IdtEntry(){// 确保虚拟地址在TLB中__asm mov eax, ds: [0x405000];​// 保存旧的pte ,以用来恢复pte 解决不蓝屏g_OldPte[0] = PTE(0x41c000)[0];g_OldPte[1] = PTE(0x41c000)[1];    PTE(0x41c000)[0] = PTE(0x41d000)[0];PTE(0x41c000)[1] = PTE(0x41d000)[1];__asm{    mov eax,cr3    mov cr3,eax}g_out = page2[0];​// 恢复到原来的ptePTE(0x41c000)[0]=g_OldPte[0];PTE(0x41c000)[1]=g_OldPte[1];__asm {    iretd}}void _declspec(naked) go() {{    pagel[0] = 1; //确保物理页存在    page2[0] = 2;​}__asm int 0x20__asm ret}//eq 8003f500 0040ee00~ 00081000void main(){if ((DWORD)IdtEntry != 0x401040){    printf("wrong addr: %p", IdtEntry);    exit(-1);}go();printf("%d\n", g_out);system("pause");}​

之后的效果:

1570537359279

数据正确了 ,而且没有蓝屏

2 有G属性的TLB 项

查看 pte 有无G位:

1570537552949

一般3环的 pte 没有G位。内核属性为 G位这样TLB 就不会被刷新出去。

设置我们3环的页G位有效--不被刷出TLB:

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代码:

// 7_TLB_test.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。//​#include "pch.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<Windows.h>​#define PTE(x) ( (DWORD*)(0xc0000000 + ((x >> 12) << 3)))#define PDE(X) ( (DWORD*)(0xc0600000 + ((x >> 21) << 3))) DWORD g_out;DWORD g_OldPte[2];#pragma section("data seg", read, write)_declspec(allocate("data seg"))DWORD pagel[1024]; //41d000_declspec(allocate("data seg"))DWORD page2[1024]; //41c000//0x401000void _declspec(naked) IdtEntry(){// 确保虚拟地址在TLB中__asm mov eax, ds: [0x405000];​// 保存旧的pte ,以用来恢复pte 解决不蓝屏g_OldPte[0] = PTE(0x41c000)[0];g_OldPte[1] = PTE(0x41c000)[1];    PTE(0x41c000)[0] = PTE(0x41d000)[0]|0x100;// 设置G位PTE(0x41c000)[1] = PTE(0x41d000)[1];__asm{    mov eax,cr3    mov cr3,eax}// 调用调用;确保在 TL B  中__asm mov eax, ds:[0x41c000];​// 恢复到原来的pte  //---- 这样// 按道理 后面一旦后面刷新 TLB 将 普通 TLB 刷新出去,// 那么 g_out = page2[0] 的值就 应该是 正常 的原 pte 对应的数据 -- 2。PTE(0x41c000)[0] = g_OldPte[0];PTE(0x41c000)[1] = g_OldPte[1];​__asm{    mov eax,cr3    mov cr3,eax}​​g_out = page2[0]; // 讲道理 在非G位下 应该是2(原PTE解析出的) -- 但是这里我们设置了PTE 的G位,                  // so 这里应该是 TLB快表中 对应的 1;​__asm {    iretd}}void _declspec(naked) go() {{    pagel[0] = 1; //确保物理页存在    page2[0] = 2;​}__asm int 0x20__asm ret}//eq 8003f500 0040ee00~ 00081000void main(){if ((DWORD)IdtEntry != 0x401040){    printf("wrong addr: %p", IdtEntry);    exit(-1);}go();printf("%d\n", g_out);system("pause");}​

测试结果:

果然 G位的TLB 不会被 刷新出去:

1570538889473

当然 还可以强行更新 TLB 项,无视G位:

__asm invlpg ds: [0x41c000] //强行更新TLB项,无视G位​

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这时候 TLB 中就没有之前那个虚拟地址的TLB 虚拟项了。这时候就是正常的值了。

利用:inline Hook

前面 我们 hook 系统函数 systemfastcallentry 是修改 cr0 无视 WP位 页写保护。

现在我们可以使用 直接 修改 systemfastcallentry( ) 所在的pte;为 可写的状态;并且使用强行刷新TLB 将那个pte在TLB中的数据刷新

PTE(XXX)[0] =...;PTE(XXX)[1] = ..;__asm invlpg ds: [XXX] //强行更新TLB项,无视G位


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