保护操作系统（3）

21_day/Makefile

@@ -67,8 +67,17 @@ hello3.hrb : hello3.bim Makefile
 haribote.sys : asmhead.bin bootpack.hrb Makefile
 	copy /B asmhead.bin+bootpack.hrb haribote.sys
 
+crack1.bim : crack1.obj Makefile
+	$(OBJ2BIM) @$(RULEFILE) out:crack1.bim map:crack1.map crack1.obj
+
+crack1.hrb : crack1.bim Makefile
+	$(BIM2HRB) crack1.bim crack1.hrb 0
+
+crack2.hrb : crack2.nas Makefile
+	$(NASK) crack2.nas crack2.hrb crack2.lst
+
 haribote.img : ipl10.bin haribote.sys Makefile \
-		hello.hrb hello2.hrb a.hrb hello3.hrb
+		hello.hrb hello2.hrb a.hrb hello3.hrb crack1.hrb crack2.hrb
 	$(EDIMG)   imgin:../z_tools/fdimg0at.tek \
 		wbinimg src:ipl10.bin len:512 from:0 to:0 \
 		copy from:haribote.sys to:@: \
@@ -78,8 +87,10 @@ haribote.img : ipl10.bin haribote.sys Makefile \
 		copy from:hello2.hrb to:@: \
 		copy from:a.hrb to:@: \
 		copy from:hello3.hrb to:@: \
+		copy from:crack1.hrb to:@: \
+		copy from:crack2.hrb to:@: \
 		imgout:haribote.img
-
+		
 # 其他指令
 
 %.gas : %.c bootpack.h Makefile

21_day/bootpack.h

@@ -24,6 +24,7 @@ void load_idtr(int limit, int addr);
 int load_cr0(void);
 void store_cr0(int cr0);
 void load_tr(int tr);
+void asm_inthandler0d(void);
 void asm_inthandler20(void);
 void asm_inthandler21(void);
 void asm_inthandler27(void);
@@ -32,6 +33,7 @@ unsigned int memtest_sub(unsigned int start, unsigned int end);
 void farjmp(int eip, int cs);
 void farcall(int eip, int cs);
 void asm_hrb_api(void);
+void start_app(int eip, int cs, int esp, int ds);
 
 /* fifo.c */
 struct FIFO32 {
@@ -246,6 +248,7 @@ void cmd_dir(struct CONSOLE *cons);
 void cmd_type(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline);
 int cmd_app(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline);
 void hrb_api(int edi, int esi, int ebp, int esp, int ebx, int edx, int ecx, int eax);
+int inthandler0d(int *esp);
 
 /* file.c */
 struct FILEINFO {

21_day/console.c

@@ -257,7 +257,7 @@ int cmd_app(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline)
 	struct MEMMAN *memman = (struct MEMMAN *) MEMMAN_ADDR;
 	struct FILEINFO *finfo;
 	struct SEGMENT_DESCRIPTOR *gdt = (struct SEGMENT_DESCRIPTOR *) ADR_GDT;
-	char name[18], *p;
+	char name[18], *p, *q;
 	int i;
 
 	/*根据命令行生成文件名*/
@@ -284,9 +284,11 @@ int cmd_app(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline)
 	if (finfo != 0) {
 		/*找到文件的情况*/
 		p = (char *) memman_alloc_4k(memman, finfo->size);
+		q = (char *) memman_alloc_4k(memman, 64 * 1024);
 		*((int *) 0xfe8) = (int) p;
 		file_loadfile(finfo->clustno, finfo->size, p, fat, (char *) (ADR_DISKIMG + 0x003e00));
 		set_segmdesc(gdt + 1003, finfo->size - 1, (int) p, AR_CODE32_ER);
+		set_segmdesc(gdt + 1004, 64 * 1024 - 1, (int) q, AR_DATA32_RW);
 		if (finfo->size >= 8 && strncmp(p + 4, "Hari", 4) == 0) {
 			p[0] = 0xe8;
 			p[1] = 0x16;
@@ -295,8 +297,9 @@ int cmd_app(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline)
 			p[4] = 0x00;
 			p[5] = 0xcb;
 		} 
-		farcall(0, 1003 * 8);
+		start_app(0, 1003 * 8, 64 * 1024, 1004 * 8);
 		memman_free_4k(memman, (int) p, finfo->size);
+		memman_free_4k(memman, (int) q, 64 * 1024);
 		cons_newline(cons);
 		return 1;
 	}
@@ -317,3 +320,10 @@ void hrb_api(int edi, int esi, int ebp, int esp, int ebx, int edx, int ecx, int
 	}
 	return;
 }
+
+int inthandler0d(int *esp)
+{
+	struct CONSOLE *cons = (struct CONSOLE *) *((int *) 0x0fec);
+	cons_putstr0(cons, "¥nINT 0D :¥n General Protected Exception.¥n");
+	return 1; /*强制结束程序*/
+}

21_day/crack1.c

@@ -0,0 +1,5 @@
+void HariMain(void)
+{
+	*((char *) 0x00102600) = 0;
+	return;
+}

21_day/crack2.nas

@@ -0,0 +1,6 @@
+[INSTRSET "i486p"]
+[BITS 32]
+		MOV		EAX,1*8			; OS用的段号
+		MOV		DS,AX				; 将其存入DS
+		MOV		BYTE [0x102600],0
+		RETF

21_day/dsctbl.c

@@ -23,6 +23,7 @@ void init_gdtidt(void)
 	load_idtr(LIMIT_IDT, ADR_IDT);
 
 	/* IDT设置*/
+	set_gatedesc(idt + 0x0d, (int) asm_inthandler0d, 2 * 8, AR_INTGATE32);
 	set_gatedesc(idt + 0x20, (int) asm_inthandler20, 2 * 8, AR_INTGATE32);
 	set_gatedesc(idt + 0x21, (int) asm_inthandler21, 2 * 8, AR_INTGATE32);
 	set_gatedesc(idt + 0x27, (int) asm_inthandler27, 2 * 8, AR_INTGATE32);

21_day/naskfunc.nas

@@ -15,11 +15,13 @@
 		GLOBAL	_load_tr
 		GLOBAL	_asm_inthandler20, _asm_inthandler21
 		GLOBAL	_asm_inthandler27, _asm_inthandler2c
+		GLOBAL	_asm_inthandler0d
 		GLOBAL	_memtest_sub
 		GLOBAL	_farjmp, _farcall
-		GLOBAL	_asm_hrb_api
+		GLOBAL	_asm_hrb_api, _start_app
 		EXTERN	_inthandler20, _inthandler21
 		EXTERN	_inthandler27, _inthandler2c
+		EXTERN	_inthandler0d
 		EXTERN	_hrb_api
 
 [SECTION .text]
@@ -116,29 +118,77 @@ _asm_inthandler20:
 		PUSH	ES
 		PUSH	DS
 		PUSHAD
-		MOV		EAX,ESP
-		PUSH	EAX
-		MOV		AX,SS
-		MOV		DS,AX
-		MOV		ES,AX
-		CALL	_inthandler20
-		POP		EAX
+		MOV			AX,SS
+		CMP			AX,1*8
+		JNE			.from_app		; 当操作系统活动时产生中断的情况和之前差不多
+		MOV			EAX,ESP
+		PUSH		SS 					; 保存中断时的SS
+		PUSH		EAX 				; 保存中断时的ESP
+		MOV			AX,SS
+		MOV			DS,AX
+		MOV			ES,AX
+		CALL		_inthandler20
+		ADD			ESP,8
 		POPAD
-		POP		DS
-		POP		ES
+		POP			DS
+		POP			ES
+		IRETD
+.from_app:
+; 当应用程序活动时发生中断
+		MOV			EAX,1*8
+		MOV			DS,AX 			; 先仅将DS设定为操作系统用
+		MOV			ECX,[0xfe4] ; 操作系统的ESP
+		ADD			ECX,-8
+		MOV			[ECX+4],SS 	; 保存中断时的SS
+		MOV			[ECX],ESP ; 保存中断时的ESP
+		MOV			SS,AX
+		MOV			ES,AX
+		MOV			ESP,ECX
+		CALL		_inthandler20
+		POP			ECX
+		POP			EAX
+		MOV			SS,AX ; 将SS设回应用程序用
+		MOV			ESP,ECX ; 将ESP设回应用程序用
+		POPAD
+		POP			DS
+		POP			ES
 		IRETD
 
 _asm_inthandler21:
 		PUSH	ES
 		PUSH	DS
 		PUSHAD
+		MOV		AX,SS
+		CMP		AX,1*8
+		JNE		.from_app	; 当操作系统活动时产生中断的情况和之前差不多
 		MOV		EAX,ESP
-		PUSH	EAX
+		PUSH	SS				; 保存中断时的SS
+		PUSH	EAX				; 保存中断时的ESP
 		MOV		AX,SS
 		MOV		DS,AX
 		MOV		ES,AX
 		CALL	_inthandler21
+		ADD		ESP,8
+		POPAD
+		POP		DS
+		POP		ES
+		IRETD
+.from_app:
+; 当应用程序活动时发生中断
+		MOV		EAX,1*8
+		MOV		DS,AX			; 先仅将DS设定为操作系统用
+		MOV		ECX,[0xfe4]		; 操作系统的ESP
+		ADD		ECX,-8
+		MOV		[ECX+4],SS		; 保存中断时的SS
+		MOV		[ECX],ESP		; 保存中断时的ESP
+		MOV		SS,AX
+		MOV		ES,AX
+		MOV		ESP,ECX
+		CALL	_inthandler21
+		POP		ECX
 		POP		EAX
+		MOV		SS,AX			; 将SS设回应用程序用
+		MOV		ESP,ECX			; 将ESP设回应用程序用
 		POPAD
 		POP		DS
 		POP		ES
@@ -148,13 +198,37 @@ _asm_inthandler27:
 		PUSH	ES
 		PUSH	DS
 		PUSHAD
+		MOV		AX,SS
+		CMP		AX,1*8
+		JNE		.from_app	; 当操作系统活动时产生中断的情况和之前差不多
 		MOV		EAX,ESP
-		PUSH	EAX
+		PUSH	SS				; 保存中断时的SS
+		PUSH	EAX				; 保存中断时的ESP
 		MOV		AX,SS
 		MOV		DS,AX
 		MOV		ES,AX
 		CALL	_inthandler27
+		ADD		ESP,8
+		POPAD
+		POP		DS
+		POP		ES
+		IRETD
+.from_app:
+; 当应用程序活动时发生中断
+		MOV		EAX,1*8
+		MOV		DS,AX			; 先仅将DS设定为操作系统用
+		MOV		ECX,[0xfe4]		; 操作系统的ESP
+		ADD		ECX,-8
+		MOV		[ECX+4],SS		; 保存中断时的SS
+		MOV		[ECX  ],ESP		; 保存中断时的ESP
+		MOV		SS,AX
+		MOV		ES,AX
+		MOV		ESP,ECX
+		CALL	_inthandler27
+		POP		ECX
 		POP		EAX
+		MOV		SS,AX			; 将SS设回应用程序用
+		MOV		ESP,ECX			; 将ESP设回应用程序用
 		POPAD
 		POP		DS
 		POP		ES
@@ -164,17 +238,103 @@ _asm_inthandler2c:
 		PUSH	ES
 		PUSH	DS
 		PUSHAD
+		MOV		AX,SS
+		CMP		AX,1*8
+		JNE		.from_app
+; 当操作系统活动时产生中断的情况和之前差不多
 		MOV		EAX,ESP
-		PUSH	EAX
+		PUSH	SS				; 保存中断时的SS
+		PUSH	EAX				; 保存中断时的ESP
 		MOV		AX,SS
 		MOV		DS,AX
 		MOV		ES,AX
 		CALL	_inthandler2c
-		POP		EAX
+		ADD		ESP,8
 		POPAD
 		POP		DS
 		POP		ES
 		IRETD
+.from_app:
+; 当应用程序活动时发生中断
+		MOV		EAX,1*8
+		MOV		DS,AX			; 先仅将DS设定为操作系统用
+		MOV		ECX,[0xfe4]		; 操作系统的ESP
+		ADD		ECX,-8
+		MOV		[ECX+4],SS		; 保存中断时的SS
+		MOV		[ECX  ],ESP		; 保存中断时的ESP
+		MOV		SS,AX
+		MOV		ES,AX
+		MOV		ESP,ECX
+		CALL	_inthandler2c
+		POP		ECX
+		POP		EAX
+		MOV		SS,AX			; 将SS设回应用程序用
+		MOV		ESP,ECX			; 将ESP设回应用程序用
+		POPAD
+		POP		DS
+		POP		ES
+		IRETD
+
+_asm_inthandler0d:
+		STI
+		PUSH	ES
+		PUSH	DS
+		PUSHAD
+		MOV		AX,SS
+		CMP		AX,1*8
+		JNE		.from_app
+; 当操作系统活动时产生中断的情况和之前差不多
+		MOV		EAX,ESP
+		PUSH	SS				; 保存中断时的SS
+		PUSH	EAX				; 保存中断时的ESP
+		MOV		AX,SS
+		MOV		DS,AX
+		MOV		ES,AX
+		CALL	_inthandler0d
+		ADD		ESP,8
+		POPAD
+		POP		DS
+		POP		ES
+		ADD		ESP,4			; 在INT 0x0d中需要这句
+		IRETD
+.from_app:
+; 当应用程序活动时产生中断
+		CLI
+		MOV		EAX,1*8
+		MOV		DS,AX			; 先仅将DS设定为操作系统用
+		MOV		ECX,[0xfe4]		; 操作系统的ESP
+		ADD		ECX,-8
+		MOV		[ECX+4],SS		; 保存产生中断时的SS
+		MOV		[ECX  ],ESP		; 保存产生中断时的ESP
+		MOV		SS,AX
+		MOV		ES,AX
+		MOV		ESP,ECX
+		STI
+		CALL	_inthandler0d
+		CLI
+		CMP		EAX,0
+		JNE		.kill
+		POP		ECX
+		POP		EAX
+		MOV		SS,AX				; 将SS恢复为应用程序用
+		MOV		ESP,ECX			; 将ESP恢复为应用程序用
+		POPAD
+		POP		DS
+		POP		ES
+		ADD		ESP,4			; INT 0x0d需要这句
+		IRETD
+.kill:
+; 将应用程序强制结束
+		MOV		EAX,1*8			; 操作系统用的DS/SS
+		MOV		ES,AX
+		MOV		SS,AX
+		MOV		DS,AX
+		MOV		FS,AX
+		MOV		GS,AX
+		MOV		ESP,[0xfe4]		; 强制返回到start_app时的ESP
+		STI			; 切换完成后恢复中断请求
+		POPAD		; 恢复事先保存的寄存器值
+		RET
 
 _memtest_sub:	; unsigned int memtest_sub(unsigned int start, unsigned int end)
 		PUSH	EDI						; （由于还要使用EBX, ESI, EDI）
@@ -213,15 +373,75 @@ _farjmp:		; void farjmp(int eip, int cs);
 		JMP    FAR [ESP+4]    ; eip, cs
 		RET
 
-_farcall:		; void farcall(int eip, int cs);
-		CALL		FAR [ESP+4]     ; eip, cs
+_start_app: ; void start_app(int eip, int cs, int esp, int ds);
+		PUSHAD								; 将32位寄存器的值全部保存起来
+		MOV			EAX,[ESP+36] 	; 应用程序用EIP
+		MOV			ECX,[ESP+40] 	; 应用程序用CS
+		MOV			EDX,[ESP+44] 	; 应用程序用ESP
+		MOV			EBX,[ESP+48] 	; 应用程序用DS/SS
+		MOV			[0xfe4],ESP  	; 操作系统用ESP
+		CLI										; 在切换过程中禁止中断请求
+		MOV			ES,BX
+		MOV			SS,BX
+		MOV			DS,BX
+		MOV			FS,BX
+		MOV			GS,BX
+		MOV			ESP,EDX
+		STI								; 切换完成后恢复中断请求
+		PUSH		ECX 			; 用于far-CALL的PUSH(cs)
+		PUSH    EAX 			; 用于far-CALL的PUSH(eip)
+		CALL    FAR [ESP] ; 调用应用程序  ; 应用程序结束后返回此处
+		MOV			EAX,1*8 	; 操作系统用DS/SS
+		CLI     					; 再次进行切换，禁止中断请求
+		MOV     ES,AX
+		MOV     SS,AX
+		MOV     DS,AX
+		MOV     FS,AX
+		MOV     GS,AX
+		MOV     ESP,[0xfe4]
+		STI     					; 切换完成后恢复中断请求
+		POPAD   					; 恢复之前保存的寄存器值
 		RET
 
 _asm_hrb_api:
-		STI
-		PUSHAD		; 用于保存寄存器值的PUSH
-		PUSHAD		; 用于向hrb_api传值的PUSH
+		; 为方便起见从开头就禁止中断请求
+		PUSH		DS
+		PUSH		ES
+		PUSHAD								; 用于保存的PUSH
+		MOV			EAX,1*8
+		MOV			DS,AX					; 先仅将DS设定为操作系统用
+		MOV			ECX,[0xfe4]		; 操作系统的ESP
+		ADD			ECX,-40
+		MOV			[ECX+32],ESP	; 保存应用程序的ESP
+		MOV			[ECX+36],SS		; 保存应用程序的SS
+		; 将PUSHAD后的值复制到系统栈
+		MOV			EDX,[ESP ]
+		MOV			EBX,[ESP+ 4]
+		MOV			[ECX ],EDX		; 复制传递给hrb_api
+		MOV			[ECX+ 4],EBX	; 复制传递给hrb_api
+		MOV			EDX,[ESP+ 8]
+		MOV			EBX,[ESP+12]
+		MOV			[ECX+ 8],EDX	; 复制传递给hrb_api
+		MOV			[ECX+12],EBX  ; 复制传递给hrb_api
+		MOV			EDX,[ESP+16]
+		MOV			EBX,[ESP+20]
+		MOV			[ECX+16],EDX	; 复制传递给hrb_api
+		MOV			[ECX+20],EBX	; 复制传递给hrb_api
+		MOV			EDX,[ESP+24]
+		MOV			EBX,[ESP+28]
+		MOV			[ECX+24],EDX	; 复制传递给hrb_api
+		MOV			[ECX+28],EBX	; 复制传递给hrb_api
+		MOV			ES,AX					; 将剩余的段寄存器也设为操作系统用
+		MOV			SS,AX
+		MOV			ESP,ECX
+		STI			; 恢复中断请求
 		CALL		_hrb_api
-		ADD			ESP,32
+		MOV			ECX,[ESP+32]	; 取出应用程序的ESP
+		MOV			EAX,[ESP+36]	; 取出应用程序的SS
+		CLI
+		MOV			SS,AX
+		MOV			ESP,ECX
 		POPAD
-		IRETD
+		POP			ES
+		POP			DS
+		IRETD		; 这个命令会自动执行STI