Windows環境下堆管理系統的快表介紹

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• 實驗環境：
• 作業系統: Windows 2000 Service Pack 4
• 整合式開發環境: Microsoft Visual C++ 6.0 SP6
• 構建版本：Release版本
• 實驗代碼：

•  1 #include <stdio.h> 2 #include <windows.h> 3  4 void main() 5 { 6     HLOCAL h1, h2, h3, h4; 7     HANDLE hp; 8  9     // 啟用快表10     hp = HeapCreate(0, 0, 0);11     printf("hp: %p\n", hp);12 13     // 避免程式監測出調試器而使用調試堆管理原則14     __asm int 315 16     h1 = HeapAlloc(hp, HEAP_ZERO_MEMORY, 8);17     printf("h1: %p\n", h1);18     h2 = HeapAlloc(hp, HEAP_ZERO_MEMORY, 8);19     printf("h2: %p\n", h2);20     h3 = HeapAlloc(hp, HEAP_ZERO_MEMORY, 16);21     printf("h3: %p\n", h3);22     h4 = HeapAlloc(hp, HEAP_ZERO_MEMORY, 24);23     printf("h4: %p\n", h4);24 25     HeapFree(hp, 0, h1);26     HeapFree(hp, 0, h2);27     HeapFree(hp, 0, h3);28     HeapFree(hp, 0, h4);29 30     h2 = HeapAlloc(hp, HEAP_ZERO_MEMORY, 16);31     printf("h2: %p\n", h2);32 33     HeapFree(hp, 0, h2);34 }

   

• 啟用快表之後，堆結構也會發生一些變化，比較主要的是初始化堆的最大塊不再位於0x688位移處了，這個位置被快表霸佔了，查看0x178位移處的空表索引區也可以發現。(我的機器上堆的首地址是0x00360000)
• 此時到0x00360688記憶體區查看，會發現快表地區的資料都是空的。這也是為什麼要先申請堆塊，然後釋放堆塊的原因，從空表中申請堆塊，然後釋放8，16，24個位元組的堆空間，由於是8的整數倍，因此會優先鏈入快表中。
• 單步到四次釋放操作結束，紅框框出的分別是8，16，24個位元組堆塊的地址。
• 接下來再到0x00361EA0查看快表堆塊的結構，可以看到，和空表堆塊有兩個明顯的不同，一個是塊首的標誌位始終是0x01，也就是busy，這也是快表堆塊不進行合并的原因；另一個是塊首隻包含指向下一個堆塊的指標，不存在指向前一個堆塊的指標。(具體內容可以參見Windows環境下堆表的空閑雙向鏈表結構)
• 經過前面的分配釋放操作，快表已經非空了，如果再申請8，16，24位元組的堆塊空間的時候，系統會直接從塊表中進行分配。此後進行h2釋放操作，16位元組的堆塊又會重新鏈入快表中。

• 資料引用：
• 王清. 《0day安全：軟體漏洞分析技術(第2版)》. 電子工業出版社. 2011
• Matt Connover. "Windows Heap Internals". 2004
• 如有錯誤，歡迎指正，謝謝。

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