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[保护模式]任务段

發布時間：2025/3/21 编程问答 24 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 [保护模式]任务段小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

- TSS
- - 什么是TSS
  - TSS的作用
  - 如何找到TSS
  - TR寄存器讀寫
  - - 將TSS段描述符加載到TR寄存器
  - 構造TSS段描述符
  - 修改TSS
  - - JMP 訪問代碼段
    - JMP 訪問任務段
    - JMP FAR和CALL FAR訪問任務段的區別
- TSS切換實驗
- - - 示例代碼
    - 構造段描述符
    - 填充CR3

TSS

什么是TSS

TSS是一塊內存，大小為104字節，結構如圖所示：

結構體如下：

typedef struct TSS {DWORD link; // 保存前一個 TSS 段選擇子，使用 call 指令切換寄存器的時候由CPU填寫。// 這 6 個值是固定不變的，用于提權，CPU 切換棧的時候用DWORD esp0; // 保存 0 環棧指針DWORD ss0; // 保存 0 環棧段選擇子DWORD esp1; // 保存 1 環棧指針DWORD ss1; // 保存 1 環棧段選擇子DWORD esp2; // 保存 2 環棧指針DWORD ss2; // 保存 2 環棧段選擇子// 下面這些都是用來做切換寄存器值用的，切換寄存器的時候由CPU自動填寫。DWORD cr3;DWORD eip;DWORD eflags;DWORD eax;DWORD ecx;DWORD edx;DWORD ebx;DWORD esp;DWORD ebp;DWORD esi;DWORD edi;DWORD es;DWORD cs;DWORD ss;DWORD ds;DWORD fs;DWORD gs;DWORD ldt;// 這個暫時忽略DWORD io_map; } TSS;

Previous Task Link 前一個TSS的鏈接。通過這個字段可以找到上一個TSS
ESP0：零環的ESP
SS0：零環的SS
ESP1：1環的ESP
SS1：1環的SS
ESP2：2環的ESP
SS2：2環的SS
LDT Segment Seletor：LDT段選擇子，保存了LDT表的基址和長度。這個選擇子對應的段描述符必須是系統段描述符。LDT段選擇子的數量有多少個取決于TSS有多少個
IO Map Base Address：IO權限位圖與硬件相關可忽略

TSS的作用

TSS是CPU設計的東西，與操作系統無關。一個CPU只有一個TSS，TSS存在的意義在于讓一個CPU可以同時執行多個任務。但是操作系統并沒有使用TSS來進行任務切換，而是直接將任務切換所需要保存的寄存器直接存到了堆棧里。

如何找到TSS

那么CPU如果想執行任務切換的話就必須先找到TSS。通過TR段寄存器。

TR寄存器讀寫

將TSS段描述符加載到TR寄存器

指令：LTR

說明：

用LTR指令去裝載的話，僅僅是改變TR寄存器的值，并沒有真正改變TSS

LTR指令只能在系統層使用

加載后TSS段描述符狀態位會發生改變

構造TSS段描述符

Base 31:24:00 G:0 0 0 AVL:0 ->0 Limit19:16:0 Type:9(表示未被加載過加載過后為B) Base 23:16:00 Base Address 15:00:0000 Segment Limit 15:00:0068 XX00E9XX`XXXX0068 # Base Address指的是新的TSS的內存地址

修改TSS

在Ring3我們可以通過call far或者jmp far指令來修改TSS。

JMP 訪問代碼段

JMP 0x48 0x12345678

如果0x48是代碼段，執行后CS=0x48 EIP=0x12345678

JMP 訪問任務段

JMP 0x48 0x12345678

如果0x48是TSS段描述符，先修改TR寄存器，再用TR.Base指向的TSS中的值修改當前寄存器

JMP FAR和CALL FAR訪問任務段的區別

當使用JMP FAR來實現任務切換時，TSS結構體中的Previous Task Link的值在任務切換完成之后為0，CPU不會為其賦值；如果使用CALL FAR來實現任務切換，Previous Task Link的值在任務切換完成之后會CPU會將其填充為原來的TSS段選擇子
當使用JMP FAR來實現任務切換時，EFLAGS寄存器中的NT位不變；當使用CALL FAR來實現任務切換時，EFLAGS寄存器中的NT位就會被置1(NT位會對iret指令產生影響 NT位如果為0，iret的值從堆棧中取(中斷返回)；如果NT位為1，會找TSS中的Previous Task Link進行返回)

TSS切換實驗

示例代碼

首先準備好需要切換的104個字節，并且賦上正確的值，示例代碼如下

#include "pch.h" #include<windows.h> #include<stdio.h>typedef struct TSS {DWORD link; // 保存前一個 TSS 段選擇子，使用 call 指令切換寄存器的時候由CPU填寫。// 這 6 個值是固定不變的，用于提權，CPU 切換棧的時候用DWORD esp0; // 保存 0 環棧指針DWORD ss0; // 保存 0 環棧段選擇子DWORD esp1; // 保存 1 環棧指針DWORD ss1; // 保存 1 環棧段選擇子 DWORD esp2; // 保存 2 環棧指針DWORD ss2; // 保存 2 環棧段選擇子// 下面這些都是用來做切換寄存器值用的，切換寄存器的時候由CPU自動填寫。DWORD cr3;DWORD eip;DWORD eflags;DWORD eax;DWORD ecx;DWORD edx;DWORD ebx;DWORD esp; DWORD ebp;DWORD esi;DWORD edi;DWORD es;DWORD cs;DWORD ss;DWORD ds;DWORD fs;DWORD gs;DWORD ldt;// 這個暫時忽略DWORD io_map; } TSS;char st[10] = { 0 }; DWORD g_esp = 0; DWORD g_cs = 0;TSS tss = { 0x00000000,//link(DWORD)st, //esp00x00000010,//ss00x00000000,//esp10x00000000,//ss10x00000000,//esp20x00000000,//ss20x00000000,//cr30x00401090,//eip-----填裸函數地址0x00000000,//eflags0x00000000,//eax0x00000000,//ecx0x00000000,//edx0x00000000,//ebx(DWORD)st, //esp0x00000000,//ebp0x00000000,//esi0x00000000,//edi0x00000023,//es 0x00000008,//cs 0x00000010,//ss0x00000023,//ds0x00000030,//fs0x00000000,//gs0x00000000,//ldt0x20ac0000 };void __declspec(naked) func() {//00401090__asm {int 3} } int main(int argc, char* argv[]) {printf("%p\n", func);printf("%x\n", &tss);printf("cr3:\n");scanf_s("%x", &(tss.cr3));char buffer[6] = { 0, 0, 0, 0, 0x48, 0 };__asm{call fword ptr[buffer]}printf("g_cs = %08x\ng_esp = %08x\n", g_cs, g_esp);getchar();return 0; }

需要注意的是，我們需要將eip設置為指定的地址，讓TSS切換完成之后，跳轉到那個地址。這里將裸函數的地址打印出來之后替換掉了EIP。通過主函數的這句代碼可以打印出要跳轉的裸函數地址

printf("%p\n", func);

構造段描述符

將我們之前準備好的任務段描述符直接拿過來

XX00E9XX`XXXX0068

將地址設置為我們準備好的TSS結構體，通過下面的代碼打印結構體地址

printf("%x\n", &tss);

構造好的段描述符如下：

0000E940`30180068

接著修改GDT表的段描述符

kd> eq 80b95048 0000E940`30180068

填充CR3

接著編譯，放到虛擬機中執行，運行以后，在windbg中查看CR3寄存器的值

PROCESS 87065d40 SessionId: 1 Cid: 0cc0 Peb: 7ffd9000 ParentCid: 0534DirBase: 7f0e7560 ObjectTable: c1dcf198 HandleCount: 7.Image: KernelTest.exe

將前進程的頁目錄基址填充到CR3，接著運行程序即可完成TSS切換

編譯，放到虛擬機中執行，運行以后，在windbg中查看CR3寄存器的值