Использование native kernel32 функций для получения проекции физической памяти

Дата: 01.01.2006
Автор: Альберт Мамедов (MagDelphi)

В процессе написания программного обеспечения в ряде случаев возникает необходимость получения данных из физических ячеек памяти. Документации Delphi по данному вопросу, я найти не смог, поэтому хочу восполнить данный пробел.

Платформа WinNT(XP) не допускает возможность непосредственного доступа к памяти средствами Win32API. В этом случае программист должен или написать свой драйвер доступа к физической памяти или использовать native kernel32 функции ядра.

Рассмотрим второй вариант использующий объект "проекция файла" (file-mapping object), представляющем собой блок памяти(раздел) доступный двум и более процессам для совместного использования.

Совместное использование данных с помощью объекта "раздел" происходит следующим образом: Задав атрибуты с помощью функции

procedure InitializeObjectAttributes(InitializedAttributes : PNtObjectAttributes; 
                                     pObjectName : PNtUnicodeString;
                                     const uAttributes : ULONG; 
                                     const hRootDirectory : THandle; 
                                     pSecurityDescriptor : PSECURITY_DESCRIPTOR);
begin
  with InitializedAttributes^ do
  begin
    Length := SizeOf(TNtObjectAttributes);
    ObjectName := pObjectName;
    Attributes := uAttributes;
    RootDirectory := hRootDirectory;
    SecurityDescriptor := pSecurityDescriptor;
    SecurityQualityOfService := nil;
  end;
end;

которая фактически заполняет структуру NtObjectAttributes.

Используем объект '\Device\PhysicalMemory' и преобразовав его в тип TNtUnicodeString;

RtlInitAnsiString(@AnsiPhysicalMemory, '\\Device\\PhysicalMemory');
RtlAnsiStringToUnicodeString(@UniPhysicalMemory, @AnsiPhysicalMemory, true);
InitializeObjectAttributes(@NtObjectAttributes, @UniPhysicalMemory, OBJ_KERNEL_HANDLE, 0, nil);

Получаем дескриптор секции вызывая функцию ядра

NtOpenSection(SectionHandle, SECTION_MAP_READ, @NtObjectAttributes);

Этим самым мы открываем объект '\Device\PhysicalMemory' для чтения отображенного участка физической памяти в процессе пользователя.

Отображение осуществляем с помощью функции NtMapViewOfSection возвращающей указатель на участок памяти процесса пользователя в который осуществляется отображение. Более подробную информацию можно найти в MicrosoftDDK.

Привожу несложный пример.

unit PhysMemWorks;

interface

uses windows;

type

NTSTATUS = LongInt; 
PLARGE_INTEGER = ^LARGE_INTEGER; 
TSectionInherit = (ViewNone,ViewShare,ViewUnmap); 
SECTION_INHERIT = TSectionInherit;

PHYSICAL_ADDRESS = record 
  LowPart : DWORD ; 
  HighPart : DWORD; 
end;

TNtAnsiString = packed record 
  Length : Word; 
  MaximumLength : Word; 
  Buffer : PChar; 
end;

PNtAnsiString = ^TNtAnsiString; 
ANSI_STRING = TNtAnsiString;

TNtUnicodeString = packed record 
  Length : Word; 
  MaximumLength : Word; 
  Buffer : PWideChar; 
end;

UNICODE_STRING = TNtUnicodeString; 
PNtUnicodeString = ^TNtUnicodeString;

TNtObjectAttributes = packed record 
  Length : ULONG; 
  RootDirectory : THandle; 
  ObjectName : PNtUnicodeString; 
  Attributes : ULONG; 
  SecurityDescriptor : Pointer; 
  SecurityQualityOfService : Pointer; 
end;

OBJECT_ATTRIBUTES = TNtObjectAttributes; 
PNtObjectAttributes = ^TNtObjectAttributes;

function OpenPhysicalMemory:dword;

function MapPhysicalMemory (hPhysMem:tHANDLE; pdwAddress:DWORD; pdwLength:DWORD;
                            pdwBaseAddress:pDWORD):dword;

///////////

const DLL = 'ntdll.dll';

function RtlAnsiStringToUnicodeString( DestinationString : PNtUnicodeString;
           SourceString : PNtAnsiString; AllocateDestinationString : Boolean )
           : NTSTATUS; stdcall; external DLL name 'RtlAnsiStringToUnicodeString'; 
procedure RtlInitAnsiString( DestinationString : PNtAnsiString; SourceString : PChar );
           stdcall; external DLL name 'RtlInitAnsiString';

function NtMapViewOfSection(SectionHandle : THandle;ProcessHandle : THandle;
           var BaseAddress : PDWORD; 
           ZeroBits : ULONG; CommitSize : ULONG; SectionOffset : PLARGE_INTEGER;
           ViewSize : DWORD; 
           InheritDisposition : SECTION_INHERIT; 
           AllocationType : ULONG; Protect : ULONG) : NTSTATUS;
           stdcall; external DLL name 'NtMapViewOfSection';

function NtUnmapViewOfSection(const ProcessHandle : THandle; 
           const BaseAddress : Pointer) : NTSTATUS;
           stdcall; external DLL name 'NtUnmapViewOfSection'; 
function NtOpenSection(out SectionHandle : THandle;
           const DesiredAccess : ACCESS_MASK; 
           ObjectAttributes : PNtObjectAttributes) : NTSTATUS;
           stdcall; external DLL name 'NtOpenSection';

implementation

const
OBJ_KERNEL_HANDLE = $0000200;

var 
status: dword;

procedure InitializeObjectAttributes(InitializedAttributes : PNtObjectAttributes; 
            pObjectName : PNtUnicodeString; const uAttributes : ULONG;
            const hRootDirectory : THandle; 
            pSecurityDescriptor : PSECURITY_DESCRIPTOR); 
begin 
  with InitializedAttributes^ do 
  begin 
    Length := SizeOf(TNtObjectAttributes); 
    ObjectName := pObjectName; 
    Attributes := uAttributes; 
    RootDirectory := hRootDirectory; 
    SecurityDescriptor := pSecurityDescriptor; 
    SecurityQualityOfService := nil; 
  end; 
end;

function OpenPhysicalMemory:dword; 
var 
  hPhysMem:dword; 
  UniPhysicalMemory : TNtUnicodeString; 
  AnsiPhysicalMemory :TNtAnsiString ; 
  oa :TNtObjectAttributes;

begin 
  RtlInitAnsiString(@AnsiPhysicalMemory, '\Device\PhysicalMemory'); 
  status:= RtlAnsiStringToUnicodeString(@UniPhysicalMemory, @AnsiPhysicalMemory, true); 
  InitializeObjectAttributes(@oa, @UniPhysicalMemory, OBJ_KERNEL_HANDLE, 0, nil) ; 
  status:= NtOpenSection(hPhysMem, SECTION_MAP_READ, @oa); 
  if status <> 0 then result:= 0 else result:= hPhysMem; 
end;

function MapPhysicalMemory (hPhysMem:tHANDLE; pdwAddress:DWORD; pdwLength:DWORD; pdwBaseAddress:pDWORD):dword; 
var 
  SectionOffset: pLARGE_INTEGER; 
begin 
  SectionOffset.HighPart := 0; 
  SectionOffset.LowPart:= pdwAddress; 
  NtMapViewOfSection(hPhysMem, 0, pdwBaseAddress, 0, 0, nil,0, ViewNone, 0, PAGE_READONLY); 
  result:=1; 
end;

function UnmapPhysicalMemory (dwBaseAddress:DWORD):dword; 
begin 
  NtUnmapViewOfSection(0, @dwBaseAddress); 
  result:=1; 
end;

end.

Используя данный модуль получаем доступ к функциям ядра которые, в свою очередь, позволяют получить проекцию нужного участка памяти.

На форме разместим компонент StringGrid - для представления информации в табличном виде, Button, Label и Edit и пишем такой код.

unit Read_Mem;

interface

uses 
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, 
StdCtrls, Grids, ExtCtrls, PhysMemWorks;

type 
TForm1 = class(TForm) 
  gridData: TStringGrid; 
  Label12: TLabel; 
  editAddr: TEdit; 
  btnRead: TButton; 
  Label2: TLabel; 
  procedure btnReadClick(Sender: TObject); 
  procedure FormCreate(Sender: TObject);
end;

var

Form1: TForm1;

implementation

{$R *.DFM} 
{$R WindowsXP.res}

type 
  XData = array[1..16] of Byte; 
  YData = array[1..16] of XData; 
  TPhysPointer =^YData;

procedure TForm1.btnReadClick(Sender: TObject); 
var
  i, j: longint; 
  nAddr: int64;// 
  s1, s2: String; 
  b: Byte; 
  ch: Char; 
  arrayMemory :pbytearray; 
  PointMemory:pointer; 
  hmemory:dword; 
  xhex: integer; 
  yhex: integer; 
  ofsetHex: integer;
begin 
  with gridData do 
  begin 
    ColWidths[0] := Canvas.TextWidth(IntToHex(0, 9)); 
    ColWidths[1] := Canvas.TextWidth(Cells[1, 0]); 
  end; 
  nAddr := StrToInt('$' + editAddr.Text); 
  label2.Caption:=inttostr(nAddr div 1024 )+ ' kб'; 
  hmemory:=OpenPhysicalMemory; 
  PointMemory:=MapViewOfFile(hmemory, FILE_MAP_READ, 0, nAddr, $2000); //размер секции 8 кб 
  arrayMemory :=PointMemory; 
  xhex:= nAddr and $0f; 
  yhex:=(nAddr and $00f0) div 16; 
  ofsetHex:= ((nAddr and $0f00) div 16); 
  if yhex = 0 then yhex:=0; 
  if PointMemory <> nil then 
  begin 
    for i:=1 to 16 do 
    begin 
      gridData.Cells[0,i] := IntToHex(nAddr,8); 
      s1 := ''; 
      s2 := ''; 
      for j:=1 to 16 do 
      begin 
        b := arrayMemory^[((i+ofsetHex+yhex-1)*16)+(j+xhex-1)]; 
        s1 := s1 + IntToHex(b, 2) + ' '; 
        if b >= $20 then ch := Char(b) else ch:='.'; 
        s2 := s2 + ch; 
      end; 
      gridData.Cells[1,i] := s1; 
      gridData.Cells[2,i] := s2; 
      nAddr := nAddr + 16; 
    end;

    with gridData do 
    begin 
      ColWidths[2] := Canvas.TextWidth(Cells[2, 1] + ' '); 
    end;

  end else MessageDlg('Этот участок памяти' +^M+' недоступен!!!', mtWarning, [mbOK], 0);

end;

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); 
var 
  i: integer;
begin
  with gridData do
  begin
    Cells[0,0]:=' ADDR';
    Cells[1,0]:='';
    for i := 0 to 15 do
      Cells[1,0] := Cells[1,0] + IntToHex(i, 2) + ' ';
    Cells[2,0]:=' ASCII';
  end;
  end;
end.

Готово! У нас есть приложение, позволяющее просматривать физическую память. Наберите, например, в поле адреса 000FFF00, нажмие "Read" и в ячейках начиная с FFFF5 прочитайте дату прошивки BIOS Вашей материнской платы.

Используя данные функции Вы легко получаете возможность просмотра всего объёма физической памяти, за исключением системных адресов операционной системы.