[用户投稿] Win 64 驱动编程 第七课 内核里使用内存

软件教程　 2018年04月21日　 深蓝　 23171 阅读　Tag：

内存使用，无非就是申请、复制、设置、释放。

在 C 语言里，它们对应的函数是：malloc、memcpy、memset、free；

在内核编程里，他们分别对应 ExAllocatePool、RtlMoveMemory、RtlFillMemory、ExFreePool。

它们的原型分别是：

PVOID ExAllocatePool(__drv_strictTypeMatch(__drv_typeExpr)POOL_TYPE PoolType,SIZE_T NumberOfBytes);

VOID RtlMoveMemory(Destination, Source, Length );

VOID RtlFillMemory( Destination, Length, Fill );

VOID ExFreePool( a );

具体可以查询MSDN

需要注意的是，RtlFillMemory 和 memset 的原型不同、ExAllocatePool 和 malloc 的原型也不同。
前者只是参数前后调换了一下位置，但是后者则多了一个参数：PoolType。
这个PoolType也是必须了解的。
PoolType在MSDN的介绍上有 N 种，
其实常用有的只有 2 种：

PagedPool 和 和 NonPagedPool。

PagedPool 是 分页内存，简单来说就是物理内存不够时，会把这片内存移动 到硬盘上，而 NonPagedPool 是 无论物理内存如何紧缺，都绝对不把 这片内存的内容移动到硬盘上。在往下讲之前，先补充一个知识， 就是我们操作的内存，都是虚拟内存，和物理内存是两码事。 但虚拟内存 的数据是 放在 物理内存上的，两者存在映射关系 ，一般来说，一 片物理内存可以映射为多片虚拟内存 ， 但一片虚拟内存必定只对应一片物理内存。
假设虚拟内存是 0Xfffff80001234567在物理内存的地址是0x123456，当物理内存不够用时，物理内存 0x123456的原始内容就挪到硬盘上，然后把另外一片急需要用的内容移到物理内存里。
此时，当你再读取 0Xfffff80001234567的内容时，就会引发缺页异常，系统就会把在硬盘上的内容再次放到物理内存中（如果这个过程失败，一般就死机了）。

以上说了这么多废话，总结两句：
1.NonPagedPool的总量是有限的（具体大小和你物理内存的大小相关），而 PagedPool的总量较多 。
申请了内存忘记释放 都会造成 内存泄漏，但是很明显忘记放 释放 NonPagedPool 的后果要严重得多 ；
2. 一般来说，PagedPool用来放 数据（比如：你用ZwQuerySystemInformation 枚举片内核模块，可以申请一大片 PagedPool存放返回的数据），
而 NonPagedPool 用来放代码，你写内核 shellcode并需要执行时，必须使用NonPagedPool存放shellcode）） 。
访问到切换出去的内存没事，但是执行到切换出去的内存必然蓝屏， 经验之谈，正确性待定。
3. 在用户态，内存是有属性的，
有的内存片只能读不能写不能执行（PAGE_READ）， 有的内存片可以读可以写也可以执行（PAGE_READ_WRITE_EXECUTE）。
在内核里，PagedPool 和 和 NonPagedPool都是可读可写可执行的 ，而且没有类似 VirtualProtect 之类的函数。

示例代码

1. void Test() {  
2. PVOID ptr1 = ExAllocatePool(PagedPool ,0x100);  
3. PVOID ptr2 = ExAllocatePool(NonPagedPool ,0x200);  
4. RtlFillMemory(ptr2 ,0x200 ,0x90);  
5. RtlMoveMemory(ptr1 ,ptr2 ,0x50);  
6. ExFreePool(ptr1);  
7. ExFreePool(ptr2);  
8. DbgPrint("[KrnlHW64]tttttttttt\n");} 

到这里顺便提醒下大家，驱动里面的SEH很多时候都是在自己骗自己，该蓝还得蓝。

在内核里想要写入“别人的”内存（一般指 NTOS 等系统模块的内存空间），还有另外的规矩，
这里又涉及到另外两个概念：
IRQL和内存保护。
IRQL称为中断请求级别，从0～31 共32个级别；内存保护可以打开和关闭，如果在内存处于保护状态时写入，会导致蓝屏。
一般来说，要写入“别人的”内核内存，必须关闭内存写保护，并把 IRQL提升到 2 才行（绝大多数候时候 IRQL 都为 0 ，当IRQL=2时，会阻断大部分线程执行，防止执行出错）。
内存是否处于写保护的状态记录在 CR0 寄存器上，因此直接修改CR0寄存器的值即可；
而提升或降低IRQL则使用KeRaiseIrqlToDpcLevel和KeLowerIrql实现（WIN64的IRQL值记录在CR8寄存器上，而WIN32的IRQL值记录在KPCR上）。

代码如下：

KIRQL WPOFFx64() {
KIRQL irql = KeRaiseIrqlToDpcLevel();
UINT64 cr0 = __readcr0();
cr0 &= 0xfffffffffffeffff;
__writecr0(cr0);
_disable();
return irql;
}


void WPONx64(KIRQL irql) {
UINT64 cr0 = __readcr0();
cr0 |= 0x10000;
_enable();
__writecr0(cr0);
KeLowerIrql(irql);
}

void Test() {
KIRQL irql = WPOFFx64();
PVOID HookCode = ExAllocatePool(NonPagedPool, 0x200);
RtlFillMemory(HookCode, 0x200, 0x90);
RtlMoveMemory(HookCode, NtOpenProcess, 0x3);
RtlMoveMemory(NtOpenProcess ,HookCode , 0x3);
WPONx64(irql);
}

注意：如果不调用WPOFFx64，WPONx64直接去写内存会蓝屏，直接往上面的那个位置写0也会蓝屏。

至于写入“别人的”内存，还有一种微软推荐的安全方式，就是 MDL 映射内存的方式。

这个比较麻烦，大概方法是申请一个MDL（类似句柄的玩意），然后尝试锁定页面，
如果成功，则让系统分配一个“ 安全” 的虚拟地址再行写入， 写入完毕后解锁页面并释放掉 MDL。
以下是某人写的 SafeCopyMemory

BOOLEAN SafeCopyMemory(PVOID pDestination, PVOID pSourceAddress, SIZE_T SizeOfCopy)
{
PMDL pMdl = NULL;
PVOID pSafeAddress = NULL;
if (!MmIsAddressValid(pDestination) || !MmIsAddressValid(pSourceAddress))
return FALSE;
pMdl = IoAllocateMdl(pDestination, (ULONG)SizeOfCopy, FALSE, FALSE, NULL);
if (!pMdl)
return FALSE;
__try
{
MmProbeAndLockPages(pMdl, KernelMode, IoReadAccess);
}
__except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)
{
IoFreeMdl(pMdl);
return FALSE;
}
pSafeAddress = MmGetSystemAddressForMdlSafe(pMdl, NormalPagePriority);
if (!pSafeAddress)
return FALSE;
__try
{
RtlMoveMemory(pSafeAddress, pSourceAddress, SizeOfCopy);
}
__except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)
{;}
MmUnlockPages(pMdl);
IoFreeMdl(pMdl);
return TRUE;
}

void Test() {
PVOID HookCode = ExAllocatePool(NonPagedPool, 0x200);
RtlFillMemory(HookCode, 0x200, 0x90);
RtlMoveMemory(HookCode, NtOpenProcess, 0x3);
SafeCopyMemory(NtOpenProcess, HookCode, 0x3);
}