如何构造栈段描述符

矫情吗；* 2022-07-27 14:50 115阅读 0赞

# 如何构造栈段描述符 #

本文要讨论的是：对于x86保护模式（32位），已知栈空间的起始地址和结束地址，如何定义栈段描述符？ESP的初始为多少？

为了简化问题，设定约束条件如下：  
1. 栈段向下扩展  
2. B=1  
3. G=1  
4. 分页机制关闭

问题分析：数据段描述符的格式如下  
![这里写图片描述][20160109212506980]  
如果你不懂各个字段的含义，可以参考我的博文：  
[数据段描述符和代码段描述符（一）——《x86汇编语言：从实模式到保护模式》读书笔记10][x86_10]

根据约束条件，G=1，B=1，AVL可以设为0，P=1，DPL根据需要来设置，TYPE=0x06(可读可写，向下扩展)；所以问题简化为求基地址和段限长，只要算出这两个字段，就可以顺利构造出栈段描述符。

假设我们已经有一片连续的物理内存，要把这段内存作为栈空间。设最低端的物理地址为`LA`，最高端的物理地址为`HA`，且栈空间大小为`SIZE`;如下图所示：  
![wSsTkRp.png][]

设有效界限（Effect Limit）为`EL`;有效偏移（Valid Offset）为`VO`;  
根据《Intel Architecture Software Developer’s Manual Volume 3:System Programming》第4.3节的说明（请注意黄色的字）：  
![LU3IST9.png][]  
于是，可以知道`VO`的范围：  
![Rc1Y0eK.png][]  
因为基地址加上偏移值才是实际的物理地址，假设描述符中的基地址为`BA`,那么可以得出：  
![t8zQUfU.png][]  
（3）式减去（2）式得到：  
![u93ObfP.png][]  
又根据栈空间的大小为`SIZE`，可得出：  
![dFNkM2y.png][]  
把（5）代入（4）式，消去`HA-LA`,得到：  
![Xx0hz1L.png][]  
也就是说，知道了栈空间的大小`SIZE`,就能算出`EL`；

把（5）式代入（3）式，消去`HA`得到：

![ktUDzo8.png][]  
因为是32位的处理器，所以  
![gYHO4dv.png][]  
把（8）式代入（7）式得：  
![CAPpcUK.png][]  
也就是说，段描述符中的基地址`BA`等于栈空间的最低端地址`LA`加上栈空间的大小。

**通过上面的推导，我们得出2个重要的公式**：  
![eGWqgkM.png][]  
![S3pB7ax.png][]

但是，栈段描述符中填写的界限值（这里用`limit`表示），并非是（6）式中的`EL`;当G=1（粒度为4KB）时，`limit`和`EL`的关系为：  
![vKJbHAh.png][]  
**当栈空间的大小是4KB的整数倍时**，我们可以设  
![yaVqbiR.png][]  
把（10）和（11）式代入（6）式，消去`EL`和`SIZE`,得  
![21vQBAE.png][]  
于是，我们知道描述符中的界限值该如何计算。

到这里，本文还没有结束，我们还要推导ESP的初始值（用`ESP_INIT`表示）。  
第一次压栈的时候，比如

push eax

首先，ESP的值减去4，然后把EAX的值写入偏移为\[0xFFFF\_FFFC,0xFFFF\_FFFF\]这四个单元。所以：  
![RkLtK6g.png][]

最后，重复我们的结论：  
![WbAY6xy.png][]

【end】

[20160109212506980]: /images/20220727/67422a0ac28049fcb5199da5507c78b3.png
[x86_10]: http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/50489889
[wSsTkRp.png]: http://i.imgur.com/wSsTkRp.png
[LU3IST9.png]: http://i.imgur.com/LU3IST9.png
[Rc1Y0eK.png]: http://i.imgur.com/Rc1Y0eK.png
[t8zQUfU.png]: http://i.imgur.com/t8zQUfU.png
[u93ObfP.png]: http://i.imgur.com/u93ObfP.png
[dFNkM2y.png]: http://i.imgur.com/dFNkM2y.png
[Xx0hz1L.png]: http://i.imgur.com/Xx0hz1L.png
[ktUDzo8.png]: http://i.imgur.com/ktUDzo8.png
[gYHO4dv.png]: http://i.imgur.com/gYHO4dv.png
[CAPpcUK.png]: http://i.imgur.com/CAPpcUK.png
[eGWqgkM.png]: http://i.imgur.com/eGWqgkM.png
[S3pB7ax.png]: http://i.imgur.com/S3pB7ax.png
[vKJbHAh.png]: http://i.imgur.com/vKJbHAh.png
[yaVqbiR.png]: http://i.imgur.com/yaVqbiR.png
[21vQBAE.png]: http://i.imgur.com/21vQBAE.png
[RkLtK6g.png]: http://i.imgur.com/RkLtK6g.png
[WbAY6xy.png]: http://i.imgur.com/WbAY6xy.png