GDT表与段描述符

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GDT表与段描述符

一、介绍

　　如果之前学习过“实模式”，那很明白“段”的意义，在实模式中采用“段+偏移”的机制寻址。

　　现在，我们使用“保护模式”，内存对于我们来说是平坦的。此时，"段"对于我们来说，还有什么意义呢？

　　这时，"段"相当于一个管理者的角色，它有自己的Base，但往往从0开始计算，这时，更多的充当自己的权限功能。

　　“每个段”可以存储在寄存器中，比如你访问局部变量，其内存地址为 [a]，其实际访问是 sp:[a]，虽然不同的段Base都为0开始，但权限是不同的，零环的段是不允许被三环的权限访问的。

 

二、段选择子 与 GDT表

　　我们在实际使用过程中直观的看到段？答案是通过段寄存器(FS···)。

　　段寄存器中存储的是什么呢（显然不是段描述符）？实际上存储的是 段选择子。

　　段选择子指明了该指明：读取段申请的权限、查哪一张表、在表中的索引位置。（注意，不要误解段选择子只表明位置）

1. 拆分段选择子：

　　我们查看寄存器时会发现各种段寄存器的值，我们使用如下方式进行拆分：如果想获取段选择子，直接右移3位，selector >> 3。

　　

 

2. 搜索 gdt 表：

　　GDT表全程 Global Descriptor Table，段描述符表。

　　其存储在 gdtr 寄存器中，我们在Windbg中使用 "r gdtr" 即可获取该地址。

　　然后我们采用 dq address (一个段选择子四字，八字节） 来显示 gdt 表，如果知道索引想直接查看其地址，可以使用 dq address + (index * 8) 的公式来进行搜索。

　　

 

 

三、段描述符的拆分

　　这个我们只挑几个重点讲，后续会补充其细节和有关实验。

　　

 

 1. 段限长的换算公式

　　我们注意到，其段限长为 [0,15]、[24,31]，但是如何仔细一看，其明显是24位，少了8位。

　　这时，我们用到G位(23)，颗粒度。

　　如果 G == 1 , 其颗粒度为 一页，以4KB为单位，4KB。 4KB = 2 ^ 12  =  0x1000，但是，其是从零开始计数的，则应该后补 0xFFF。

　　如果 G == 0，则直接为原来的数值就好。

　　

 

2. P位、S位与TYPE位

　　P位：0 - 无效段 、 1 - 有效段。（查看该段是否有效，最直接的就是查看该位）

　   S位：0 - 系统段、1 - 代码段或数据段。

　　TYPE位：如果S位==1，则TYPE位进一步详解其代码段或数据段的有关属性（可读可写可执行等等）。

　　　　　　如下图，一个直观判断到底是代码段还是数据段的方法：TYPE <= 7 数据段 ; TYPE >= 8 代码段。

　　

 

3. D/B位

　　该位对于数据段和代码段有着不同的含义，但大体都是与位数大小有关。比如，如果我们使用32位操作系统，一次操作32位，又如何切换到对16位的操作，根本上就是使用这个位。

　　1）代码段：在32位操作系统下，如果DB == 1，则默认操作数是32位，如果操作16位时，其会加上前缀指令66。

　　　(66 50 push ax / 50 push eax)

　　2）数据段：该段作用与不同的数据段其含义不同。

　　（1）SS段：DB == 0 ，使用16位寄存器  sp； DB == 1，使用32位寄存器 esp。

 　　 (2) DS、ES、GS、FS：表示界限（Limit），DB == 0 ，Limit 64KB；DB == 1，Limit 0xFFFFFFFF。

 

4. 段权限检查

　　

 　　1）三个概念：

　　　　（1）RPL（Request Privilege Level） 请求特权级别，段选择子的后两位。

　　　　（2）DPL（Descriptor Privilege Level） 段描述特权级别，13位与14位。

　　　　（3）CPL（Current Privilege Level）当前特权级别，当前工作在CS\SS段的RPL。

　　2）权限检查：

　　　　简单解释下上面的概念就很好理解，像 mov ,eax,3bh ; mov ds,eax 。 这种就会进行有关段权限检查，如果不通过赋值会失败。

　　　　首先，CPL表示当前工作的环境（0环或3环），如果CPL为3环，其段选择子后两位不可能为0（不用访问，请求都请求不了）。

　　　　而即使你生成请求，其还会和段描述符中的DPL校验，如果校验不通过，你依然无法生成。