4　保护应用程序（2）（harib24d）

到底该怎样阻止应用程序攻击别的应用程序呢？我们倒是有一个办法，就是通过改写GDT的设置，只将正在运行的那个程序的段设置为应用程序用，其他的应用程序段都暂时设置为操作系统用。不过，用这个方法的话，需要在每次任务切换时都改写GDT的设置，话说我们现在每个任务也就只有两个应用程序段，这样看来这个方法也并不是不可行。

不过其实CPU已经为我们准备好了这个问题的解决方案，那就是LDT。难得有这么好的功能，我们当然要充分利用啦。

GDT是“global （segment） descriptor table”的缩写，LDT则是“local （segment） descriptor table”的缩写。相对于global代表“全局”，local则代表“局部”的意思，即GDT中的段设置是供所有任务通用的，而LDT中的段设置则只对某个应用程序有效。

如果将应用程序段设置在LDT中，其他的任务由于无法使用该LDT，也就不用担心它们来搞破坏了。

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和GDT一样，LDT的容量也是64KB（可容纳设置8,192个段），不过在“纸娃娃系统”中我们现在只需要设置两个段，所以只使用了其中的16个字节，我们把这16个字节的信息放在struct TASK中。

我们可以通过GDTR这个寄存器将GDT的内存地址告知CPU，而LDT的内存地址则是通过在GDT中创建LDT段来告知CPU的。也就是说，在GDT中我们可以设置多个LDT（当然，不能同时使用两个以上的LDT），这和TSS非常相似。

下面我们在bootpack.h中添加用于设置LDT的段属性编号。

本次的bootpack.h节选

  1. /* dsctbl.c */
  2. （中略）
  3. #define ADR_IDT         0x0026f800
  4. #define LIMIT_IDT       0x000007ff
  5. #define ADR_GDT         0x00270000
  6. #define LIMIT_GDT       0x0000ffff
  7. #define ADR_BOTPAK      0x00280000
  8. #define LIMIT_BOTPAK    0x0007ffff
  9. #define AR_DATA32_RW    0x4092
  10. #define AR_CODE32_ER    0x409a
  11. #define AR_LDT          0x0082              /*这里！*/
  12. #define AR_TSS32        0x0089
  13. #define AR_INTGATE32    0x008e
  15. /* mtask.c */
  16. （中略）
  17. struct TASK {
  18.     int sel, flags; /* sel代表GDT编号*/
  19.     int level, priority;
  20.     struct FIFO32 fifo;
  21.     struct TSS32 tss;
  22.     struct SEGMENT_DESCRIPTOR ldt[2];       /*这里！*/
  23.     struct CONSOLE *cons;
  24.     int ds_base, cons_stack;
  25. };

接下来我们修改mtask.c以便设置LDT。我们可以将LDT编号写入tss.ldtr，这样在创建TSS时就顺便在GDT中设置了LDT，CPU也就知道这个任务应该使用哪个LDT了。

本次的mtask.c节选

  1. struct TASK *task_init(struct MEMMAN *memman)
  2. {
  3.     （中略）
  4.     for (i = 0; i < MAX_TASKS; i++) {
  5.         taskctl->tasks0[i].flags = 0;
  6.         taskctl->tasks0[i].sel = (TASK_GDT0 + i) * 8;
  7.         taskctl->tasks0[i].tss.ldtr = (TASK_GDT0 + MAX_TASKS + i) * 8;               /*这里！*/
  8.         set_segmdesc(gdt + TASK_GDT0 + i, 103, (int) &taskctl->tasks0[i].tss, AR_TSS32);
  9.         set_segmdesc(gdt + TASK_GDT0 + MAX_TASKS + i, 15, (int) taskctl->tasks0[i].ldt, AR_LDT);    
  10.             /*这里！*/
  11.     }
  12.     （中略）
  13. }
  15. struct TASK *task_alloc(void)
  16. {
  17.     （中略）
  18.     for (i = 0; i < MAX_TASKS; i++) {
  19.         if (taskctl->tasks0[i].flags == 0) {
  20.             （中略）
  21.             task->tss.fs = 0;
  22.             task->tss.gs = 0;
  23.                                     /*删掉原来的task->tss.ldtr = 0;*/
  24.             task->tss.iomap = 0x40000000;
  25.             task->tss.ss0 = 0;
  26.             return task;
  27.         }
  28.     }
  29.     return 0; /*已经全部正在使用*/
  30. }

最后我们来修改console.c，使得应用程序段创建在LDT中。

本次的console.c节选

  1. int cmd_app(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline)
  2. {
  3.     （中略）
  4.     if (finfo !=s 0) {
  5.         /*找到文件的情况*/
  6.         （中略）
  7.         if (finfo->size >= 36 && strncmp(p + 4, "Hari", 4) == 0 && *p == 0x00) {
  8.             （中略）
  9.             set_segmdesc(task->ldt + 0, finfo->size - 1, (int) p, AR_CODE32_ER + 0x60); /*这里！*/
  10.             set_segmdesc(task->ldt + 1, segsiz - 1,      (int) q, AR_DATA32_RW + 0x60);  /*这里！*/
  11.             for (i = 0; i < datsiz; i++) {
  12.                 q[esp + i] = p[dathrb + i];
  13.             }
  14.             start_app(0x1b, 0 * 8 + 4, esp, 1 * 8 + 4, &(task->tss.esp0));            /*这里！*/
  15.             （中略）
  16.         } else {
  17.             cons_putstr0(cons, ".hrb file format error.\n");
  18.         }
  19.         （中略）
  20.     }
  21.     （中略）
  22. }

在start_app的地方，我们指定的段号是4（＝0×8＋4）和12（＝1×8＋4），这里乘以8的部分和GDT是一样的，但不一样的是还加上了4，这是代表“该段号不是GDT中的段号，而是LDT内的段号”的意思。

不过如果用这样的写法，在多个应用程序同时运行时，应用程序用的代码段号就都为4，数据段号都为12，这不就跟我们之前遇到的一个bug差不多了嘛（参阅25.7节）。其实不然，由于这里我们使用的是LDT的段号，而每个任务都有自己专用的LDT，因此这样写完全没有问题。耶！

于是我们总共只修改了8行代码就完成了对LDT的支持，赶紧来测试一下吧。

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我们来“make run”，当然，之前能实现的功能现在也完全没问题。

然后我们运行lines.hrb，再运行crack7.hrb。哦哦，crack7产生异常了，这是因为1005和2005号段现在并不是应用程序用的代码段和数据段了。

4　保护应用程序（2）（harib24d） - 图1

crack7.hrb产生异常了哦

那么如果我们将crack7.nas中的段号从10058和20058改为4和12会怎么样呢？

修改的crack7.nas节选

  1. _HariMain:
  2.         MOV     AX,4                ; 这里！
  3.         MOV     DS,AX
  4.         CMP     DWORD [DS:0x0004],'Hari'
  5.         JNE     fin                 ; 不是应用程序，因此不执行任何操作
  7.         MOV     ECX,[DS:0x0000]     ; 读取该应用程序数据段的大小
  8.         MOV     AX,12               ; 这里！
  9.         MOV     DS,AX

这样的话就变成自己攻击自己了，对lines.hrb没有任何影响，所以坏人被我们打败了。

不过对于坏人来说还有一个漏洞可以利用，那就是CPU中的LLDT指令，用这个指令可以改变LDTR寄存器（用于保存当前正在运行的应用程序所使用的LDT的寄存器）的值，这样的话就可以切换到其他应用程序的LDT，从而引发问题。但是大家别担心，因为这个指令是系统专用指令，位于应用程序段内的程序是无法执行的，即时要强行执行这个指令，也会像执行CLI指令那样产生异常（参阅22.1节），捣乱的程序就会被强制结束。

于是我们终于成功地保卫了“世界和平”，可喜可贺呀。