GDT

以前的Intel 8086 是16位的CPU，它有着16位的寄存器，16位的数据总线，20位的地址总线以及1MB的寻址能力。一个地址是由段和偏移两部分组成的，物理地址遵循如下计算公式：

物理地址（Physical Address）= 段值（Segment）*16 + 偏移（Offset）

其中，段值和偏移都是16位的。

从80386开始，Intel家族的CPU进入32位时代。80386有32位地址线，所以寻址空间达到4GB。

当然，现在的计算机在实模式下，也是使用16位的寄存器，用“段：偏移”的方法寻址1MB的地址空间。

而在保护模式下，我们有了32位的寄存器，一个寄存器就可以寻址4GB的空间，是不是从此段值就被抛弃了呢？实际上并没有，新政策下的地址仍然使用“SEG:OFFSET”这样的形式来表示，只不过保护模式下“段”的概念发生了根本性的变化。段值仍然由原来16位的cs，ds等寄存器表示，但此时它仅仅变成了一个索引，这个索引指向一个数据结构的一个表项，表项中详细定义了段的起始地址，界限（段的最大长度），属性等内容。这个数据结构就是传说中的GDT（实际上还可能是LDT）。GDT中的表项也有一个专门的名字，叫做描述符。

也就是说，GDT的作用是用来提供段式存储机制，这种机制是通过段寄存器和GDT中的描述符共同提供的。

其中描述符的种类很多，他们的数据结构各有所不同，如下：

下面我们具体来看一个代码段和数据段描述符：

描述符是一个8字节的数据结构，代码段和数据段描述结构定义如下：

typedef struct _CODE_DATA_SEGMMENT_DESC{
unsigned char limit_0_7;
unsigned char limit_8_15;
unsigned char base_0_7;
unsigned char base_8_15;
unsigned char base_16_23;
unsigned char type: 4;
unsigned char system: 1;
unsigned char dpl: 2;
unsigned char present: 1;
unsigned char limit_16_19: 4;
unsigned char avl: 1;
unsigned char l: 1;
unsigned char d_b: 1;
unsigned char granularity: 1;
unsigned char base_24_31;
} CODE_DATA_SEGMMENT_DESC, *PCODE_DATA_SEGMMENT_DESC;

根据这些域的名字就可以大概知道它的意思了

（1）limit 代表段的边界值（即最大值）

（2）base 代表段的基地址

（3）type域用来指明描述符的类型

（4）system域为1表示这个描述符是普通描述符，为0则为系统描述符

（5）dpl表明访问这个段需要的最低权限（即多少Ring）

（6）present表示描述符对应的段是否在物理内存中

（7）avl软件可利用位。80386对该位的使用未做规定，Intel公司也保证今后开发生产的处理器只要与80386兼容，就不会对该位的使用做任何定义或规定

（8）d_b对于可执行代码段，称为D标志。D＝0 默认16位地址和16位或8位操作数，D=1 默认32位地址和32位操作数或8位操作数。(指令前缀0x66选择非默认值的操作数大小，0x67 选择非默认值的地址大小)；

对于栈段，称为B标志。B=0 使用16位栈指针，B=1 使用32位栈指针。

对于下扩数据段，称为B标志。B=0 堆栈段上界限0xFFFF(64KB)，B=1 堆栈段上界限0xFFFFFFFF(4GB)

（9）granularity确定段限长字段limit值的单位，G=0 单位为1Byte，G=1 单位为4KB

其中，Type域对应如下：

普通描述符：

系统描述符：

接着，我们来看下段寄存器中的值，即描述符在GDT中的相对偏移。实际上，它有一个专门的名称，叫做段选择子（Selector）。而且，它并不是一个简单的偏移，而是要稍微复杂些，结构定义如下：

typedef struct _SELECTOR{
unsigned short rpl: 2;
unsigned short ti: 1;
unsigned short index: 13;
} SELECTOR, *PSELECTOR;

(1) 索引值(index)：给出了描述符在GDT或LDT中的索引项号；

(2) 表指示标志TI(Table Index)：TI=0 描述符在GDT中,TI＝1 描述符在LDT

(3) 请求特权级RPL(Requested Privilege Level)：0，1，2，3三个特权级。

保护模式下寻址示意图如下：

/*
描述：仿XT枚举GDT中的描述符
作者：莫灰灰
Blog：http://blog.csdn.net/hu3167343
*/

#include <ntddk.h>
typedef struct _SELECTOR{
    unsigned short rpl: 2;
    unsigned short ti: 1;
    unsigned short index: 13;
} SELECTOR, *PSELECTOR;

typedef struct _CODE_DATA_SEGMMENT_DESC{
    unsigned char limit_0_7;
    unsigned char limit_8_15;
    unsigned char base_0_7;
    unsigned char base_8_15;
    unsigned char base_16_23;
    unsigned char type: 4;
    unsigned char system: 1;
    unsigned char dpl: 2;
    unsigned char present: 1;
    unsigned char limit_16_19: 4;
    unsigned char avl: 1;
    unsigned char l: 1;
    unsigned char d_b: 1;
    unsigned char granularity: 1;
    unsigned char base_24_31;
} CODE_DATA_SEGMMENT_DESC, *PCODE_DATA_SEGMMENT_DESC;

typedef struct _INTER_TRAP_GATE_DESC{
    unsigned short offset_0_15;
    unsigned short selector;
    unsigned char reserved;
    unsigned char type: 4;
    unsigned char system: 1;
    unsigned char dpl: 2;
    unsigned char present: 1;
    unsigned short offset_16_31;
} INTER_TRAP_GATE_DESC, *PINTER_TRAP_GATE_DESC;

typedef struct _CALL_GATE_DESC{
    unsigned short offset_0_15;
    unsigned short selector;
    unsigned char param_count: 5;
    unsigned char some_bits: 3;
    unsigned char type: 4;
    unsigned char system: 1;
    unsigned char dpl: 2;
    unsigned char present: 1;
    unsigned short offset_16_31;
} CALL_GATE_DESC, *PCALL_GATE_DESC;

typedef struct _TASK_GATE_DESC{
    unsigned short reserved1;
    unsigned short selector;
    unsigned char reserved2;
    unsigned char type: 4;
    unsigned char system: 1;
    unsigned char dpl: 2;
    unsigned char present: 1;
    unsigned short reserved3;
} TASK_GATE_DESC, *PTASK_GATE_DESC;

typedef struct _GENERAL_DESC{
    unsigned int unknown1;
    unsigned char unknown2;
    unsigned char type: 4;
    unsigned char system: 1;
    unsigned char dpl: 2;
    unsigned char present: 1;
    unsigned short unknown3;
} GENERAL_DESC, *PGENERAL_DESC;

typedef struct _GDTR{
    unsigned short GdtLimit;
    unsigned short LowGdtbase;
    unsigned short HighGdtbase;
} GDTR, *PGDTR;

#define         MAKELONG(a, b) ((unsigned long) (((unsigned short) (a)) | ((unsigned long) ((unsigned short) (b))) << 16)) //IDT  

#define FOUR_BYTE_TO_DWORD( byte_0_7, byte_8_15, byte_16_23, byte_24_31 ) \
    \
    (unsigned int)byte_0_7            |                              \
    (unsigned int)byte_8_15 << 8    |                              \
    (unsigned int)byte_16_23 << 16    |                              \
    (unsigned int)byte_24_31 << 24

#define TWENTY_BIT_TO_DWORD( bit_0_7, bit_8_15, bit_16_19 ) \
    \
    (unsigned int)bit_0_7            |                \
    (unsigned int)bit_8_15 << 8        |                \
    (unsigned int)bit_16_19 << 16

#define TWO_SHORT_TO_DWORD( short_0_15, short_16_31 ) \
    \
    (unsigned int)short_0_15        |          \
    (unsigned int)short_16_31 << 16

char* NonSystemType[16] =
{
    "数据段：只读",                    // 00
    "数据段：只读,访问",            // 01
    "数据段：读写",                    // 02    
    "数据段：读写,访问",            // 03
    "数据段：只读,向下扩展",        // 04
    "数据段：只读,向下扩展,访问",    // 05
    "数据段：读写,向下扩展",        // 06
    "数据段：读写,向下扩展,访问",    // 07
    "代码段：只执行",                // 08
    "代码段：只执行,访问",            // 09
    "代码段：执行/读",                // 10
    "代码段：执行/读,访问",            // 11    
    "代码段：只执行,符合",            // 12
    "代码段：只执行,符合,访问",        // 13    
    "代码段：执行/只读, 符合",        // 14
    "代码段：执行/只读, 符合,访问"    // 15
};

char* SystemType[16] =
{
    "保留",                        // 00
    "16位：任务状态段(可用)",    // 01
    "LDT",                        // 02
    "16位：任务状态段(忙)",        // 03
    "16位：调用门",                // 04
    "任务门",                    // 05
    "16位：中断门",                // 06
    "16位：陷阱门",                // 07
    "保留",                        // 08
    "32位：任务状态段(可用)",    // 09
    "保留",                        // 10
    "32位：任务状态段(忙)",        // 11
    "32位：调用门",                // 12
    "保留",                        // 13
    "32位：中断门",                // 14
    "32位：陷阱门"                // 15
};

VOID FindGDT()
{      
    PGENERAL_DESC  GDT; 
    PCODE_DATA_SEGMMENT_DESC Code_Data_Desc;
    PCALL_GATE_DESC Call_Gate;
    GDTR  Gdt_Base;  
    ULONG GdtCount;
    ULONG i; 
    ULONG BaseAddr;
    ULONG limit;
    ULONG offset;
    PUCHAR TypeName;
    ULONG  DPL;
    PUCHAR SegmentSize;

    __asm  sgdt  Gdt_Base;

    GDT = (PGENERAL_DESC) MAKELONG( Gdt_Base.LowGdtbase, Gdt_Base.HighGdtbase );
    GdtCount = (ULONG)((Gdt_Base.GdtLimit) >> 3);

    for(i = 0; i < GdtCount; i++)
    {
        Code_Data_Desc = (PCODE_DATA_SEGMMENT_DESC) &GDT[i];
        BaseAddr = FOUR_BYTE_TO_DWORD( Code_Data_Desc->base_0_7,Code_Data_Desc->base_8_15,
            Code_Data_Desc->base_16_23,Code_Data_Desc->base_24_31);
        limit = TWENTY_BIT_TO_DWORD( Code_Data_Desc->limit_0_7,    Code_Data_Desc->limit_8_15,    
            Code_Data_Desc->limit_16_19    );
        if ( Code_Data_Desc->granularity == 1 )
        {
            SegmentSize = "Page";//4kb
        } 
        else 
        {
            SegmentSize = "Byte";//1byte
        }
        if ( GDT[i].system == 1 )    //代码和数据段描述符
        {
            TypeName = NonSystemType[Code_Data_Desc->type];
        }
        else
        {
            TypeName = SystemType[GDT[i].type];
        }
        if (GDT[i].type == 12) //32位调用门
        {
            Call_Gate = (PCALL_GATE_DESC) &GDT[i];
            DPL = Call_Gate->dpl;
        } 
        else
        {
            DPL = Code_Data_Desc->dpl;
        }
        if (strncmp(TypeName, "保留", strlen("保留")) != 0) 
        {
            DbgPrint("GDT-ID:%04x 基址： 0x%08X 界限：0x%08X 段粒度：%s 段特权级：%d 类型：%s", i,BaseAddr,limit,SegmentSize,DPL,TypeName);
        }
    } 
}

VOID DriverUnload(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject) 
{     
    KdPrint(("Unloading...")); 
} 

NTSTATUS DriverEntry( 
                     IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, 
                     IN PUNICODE_STRING RegistryPath 
                     ) 
{   
    DriverObject->DriverUnload = DriverUnload; 
    FindGDT(); 
    return STATUS_SUCCESS; 
}