我们知道，在NT/2K/XP中，操作系统利用虚拟内存管理技术来维护地址空间映像，每个进程分配一个4GB的虚拟地址空间。运行在用户态的应用程序，不能直接访问物理内存地址；而运行在核心态的驱动程序，能将虚拟地址空间映射为物理地址空间，从而访问物理内存地址。
如果要在应用程序中以物理地址方式访问内存，自然而然的办法，是编写一个专用的驱动程序（如大家熟悉的WinIO），里面设置一定的IOCTL码，应用程序通过调用DeviceIoCtrol()来实现这样的功能。
那么，有没有一种方法，省去编写专用驱动程序这一步，很方便地就能访问物理内存呢？答案是肯定的。实际上，微软早就给我们准备好了一套办法，只是他们秘而不宣罢了。系统内建一个叫做PhysicalMemory的内核对象，可以通过系统核心文件NTDLL.DLL中的有关API进行操纵，从而实现物理内存的直接访问。微软声称这些API是用于驱动程序开发的，在VC/.NET中未提供原型说明和库文件，然而事实证明在应用程序中调用它们是没有问题的。我们感兴趣的API主要包括：
ZwOpenSection 或 NtOpenSection - 打开内核对象 ZwMapViewOfSection 或 NtMapViewOfSection - 映射虚拟地址空间 ZwUnmapViewOfSection 或 NtUnmapViewOfSection - 取消地址空间映射 RtlInitUnicodeString - 用UNICODE串初始化UNICODE描述的结构以下的代码描述了如何利用NTDLL.DLL中的上述几个API，实现对物理内存的读取。需要指出的是，只有system拥有读写权限，administrator只有读权限，而user连读权限都没有。这一点，是不能与专用驱动程序方法向相比的。
在VC/.NET中，由于没有相应的原型说明和库文件，我们用GetProcAddress()进行DLL显式调用。前面大段的代码，用于说明必需的类型和结构。读取物理内存的主要步骤为：打开内核对象 → 映射虚拟地址空间 → 读取(复制)内存 → 取消地址空间映射。
typedef LONG NTSTATUS; typedef struct _UNICODE_STRING { USHORT Length; USHORT MaximumLength; PWSTR Buffer; } UNICODE_STRING, *PUNICODE_STRING; typedef enum _SECTION_INHERIT { ViewShare = 1, ViewUnmap = 2 } SECTION_INHERIT, *PSECTION_INHERIT; typedef struct _OBJECT_ATTRIBUTES { ULONG Length; HANDLE RootDirectory; PUNICODE_STRING ObjectName; ULONG Attributes; PVOID SecurityDescriptor; PVOID SecurityQualityOfService; } OBJECT_ATTRIBUTES, *POBJECT_ATTRIBUTES; #define InitializeObjectAttributes( p, n, a, r, s ) { \ (p)->Length = sizeof( OBJECT_ATTRIBUTES ); \ (p)->RootDirectory = r; \ (p)->Attributes = a; \ (p)->ObjectName = n; \ (p)->SecurityDescriptor = s; \ (p)->SecurityQualityOfService = NULL; \ } // Interesting functions in NTDLL typedef NTSTATUS (WINAPI *ZwOpenSectionProc) ( PHANDLE SectionHandle, DWORD DesiredAccess, POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes ); typedef NTSTATUS (WINAPI *ZwMapViewOfSectionProc) ( HANDLE SectionHandle, HANDLE ProcessHandle, PVOID *BaseAddress, ULONG ZeroBits, ULONG CommitSize, PLARGE_INTEGER SectionOffset, PULONG ViewSize, SECTION_INHERIT InheritDisposition, ULONG AllocationType, ULONG Protect ); typedef NTSTATUS (WINAPI *ZwUnmapViewOfSectionProc) ( HANDLE ProcessHandle, PVOID BaseAddress ); typedef VOID (WINAPI *RtlInitUnicodeStringProc) ( IN OUT PUNICODE_STRING DestinationString, IN PCWSTR SourceString ); // Global variables static HMODULE hModule = NULL; static HANDLE hPhysicalMemory = NULL; static ZwOpenSectionProc ZwOpenSection; static ZwMapViewOfSectionProc ZwMapViewOfSection; static ZwUnmapViewOfSectionProc ZwUnmapViewOfSection; static RtlInitUnicodeStringProc RtlInitUnicodeString; // initialize BOOL InitPhysicalMemory() { if (!(hModule = LoadLibrary("ntdll.dll"))) { return FALSE; } // 以下从NTDLL获取我们需要的几个函数指针 if (!(ZwOpenSection = (ZwOpenSectionProc)GetProcAddress(hModule, "ZwOpenSection"))) { return FALSE; } if (!(ZwMapViewOfSection = (ZwMapViewOfSectionProc)GetProcAddress(hModule, "ZwMapViewOfSection"))) { return FALSE; } if (!(ZwUnmapViewOfSection = (ZwUnmapViewOfSectionProc)GetProcAddress(hModule, "ZwUnmapViewOfSection"))) { return FALSE; } if (!(RtlInitUnicodeString = (RtlInitUnicodeStringProc)GetProcAddress(hModule, "RtlInitUnicodeString"))) { return FALSE; } // 以下打开内核对象 WCHAR PhysicalMemoryName[] = L"\\Device\\PhysicalMemory"; UNICODE_STRING PhysicalMemoryString; OBJECT_ATTRIBUTES attributes; RtlInitUnicodeString(&PhysicalMemoryString, PhysicalMemoryName); InitializeObjectAttributes(&attributes, &PhysicalMemoryString, 0, NULL, NULL); NTSTATUS status = ZwOpenSection(&hPhysicalMemory, SECTION_MAP_READ, &attributes ); return (status >= 0); } // terminate -- free handles void ExitPhysicalMemory() { if (hPhysicalMemory != NULL) { CloseHandle(hPhysicalMemory); } if (hModule != NULL) { FreeLibrary(hModule); } } BOOL ReadPhysicalMemory(PVOID buffer, DWORD address, DWORD length) { DWORD outlen; // 输出长度，根据内存分页大小可能大于要求的长度 PVOID vaddress; // 映射的虚地址 NTSTATUS status; // NTDLL函数返回的状态 LARGE_INTEGER base; // 物理内存地址 vaddress = 0; outlen = length; base.QuadPart = (ULONGLONG)(address); // 映射物理内存地址到当前进程的虚地址空间 status = ZwMapViewOfSection(hPhysicalMemory, (HANDLE) -1, (PVOID *)&vaddress, 0, length, &base, &outlen, ViewShare, 0, PAGE_READONLY); if (status < 0) { return FALSE; } // 当前进程的虚地址空间中，复制数据到输出缓冲区 memmove(buffer, vaddress, length); // 完成访问，取消地址映射 status = ZwUnmapViewOfSection((HANDLE)-1, (PVOID)vaddress); return (status >= 0); } // 一个测试函数，从物理地址0xfe000开始，读取4096个字节 // 对于Award BIOS，可以从这段数据找到序列号等信息 BOOL test() { UCHAR buf[4096]; if (!InitPhysicalMemory()) { return FALSE; } if (!ReadPhysicalMemory(buf, 0xfe000, 4096)) { // ... 成功读取了指定数据 ExitPhysicalMemory(); return FALSE; } ExitPhysicalMemory(); return TRUE; }
补充说明一点，由于Windows虚拟内存页面大小默认是4KB，NtMapViewOfSection()返回的虚拟空间基址是按照4KB对齐的，返回的长度也是4KB的整数倍。在上面的ReadPhysicalMemory()中，认为输入的物理地址也是4KB对齐的，如果不是，需要更加全面地考虑。
[相关资源] 本文Demo源码：Kernel Studio bhw98的专栏：http://www.csdn.net/develop/author/netauthor/bhw98/
首次发布: 2003-11-11
最后修订: 2003-11-11
本文地址：http://com.8s8s.com/it/it1361.htm