Windows软件调试学习笔记（六）—— 硬件断点
硬件断点设置硬件断点触发硬件断点处理硬件断点实验：硬件断点的设置与处理
硬件断点
描述：
与软件断点与内存断点不同，硬件断点不依赖被调试程序，而是依赖于CPU中的调试寄存器。调试寄存器有8个，分别为Dr0~Dr7。用户最多能够设置4个硬件断点，这是由于只有Dr0~Dr3用于存储线性地址。其中，Dr4和Dr5是保留的。
思考：假如在Dr0寄存器中写入线性地址，是否所有线程都会受影响？ 答案：不对，每个线程都拥有一份独立的寄存器，切换线程时，寄存器的值也会被切换。
设置硬件断点
1）Dr0~Dr3用于设置硬件断点，由于只有4个断点寄存器，所以最多只能设置4个硬件调试断点。 2）Dr7是最重要的寄存器：
L0/G0 ~ L3/G3：控制Dr0~Dr3是否有效，局部还是全局；每次异常后，Lx都被清零,Gx不清零。断点长度(LENx)：00(1字节)、01(2字节)、11(4字节)断点类型(R/Wx)：00(执行断点)、01(写入断点)、11(访问断点)
触发硬件断点
被调试进程： 1）CPU执行时检测当前线性地址与调试寄存器（Dr0~Dr3）中的线性地址相等。 2）查IDT表找到对应的中断处理函数（nt!_KiTrap01） 3）CommonDispatchException 4）KiDispatchException 5）DbgkForwardException收集并发送调试事件
最终调用DbgkpSendApiMessage(x, x) 第一个参数：消息类型 第二个参数：是否挂起其它线程
调试器进程： 1）循环判断 2）取出调试事件 3）列出信息：寄存器、内存 4）用户处理
处理硬件断点
1）硬件调试断点产生的异常是 STATUS_SINGLE_STEP（单步异常） 2）检测Dr6寄存器的B0~B3：哪个寄存器触发的异常
实验：硬件断点的设置与处理
实验附件：https://pan.baidu.com/s/16p7PDlSsBJeTnIttBGaXlQ 密码: 9lro 1）编译并运行以下代码：
#include
#include
#include
#define DEBUGGEE "C:\\helloworld.exe"
//被调试进程ID,进程句柄，OEP
DWORD dwDebuggeePID = 0;
//被调试线程句柄
HANDLE hDebuggeeThread = NULL;
HANDLE hDebuggeeProcess = NULL;
//系统断点
BOOL bIsSystemInt3 = TRUE;
//被INT 3覆盖的数据
CHAR OriginalCode = 0;
//线程上下文
CONTEXT Context;
typedef HANDLE (__stdcall *FnOpenThread) (DWORD, BOOL, DWORD);
VOID InitDebuggeeInfo(DWORD dwPID, HANDLE hProcess)
{
dwDebuggeePID = dwPID;
hDebuggeeProcess = hProcess;
}
DWORD GetProcessId(LPTSTR lpProcessName)
{
HANDLE hProcessSnap = NULL;
PROCESSENTRY32 pe32 = {0};
hProcessSnap = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS, 0);
if(hProcessSnap == (HANDLE)-1)
{
return 0;
}
pe32.dwSize = sizeof(PROCESSENTRY32);
if(Process32First(hProcessSnap, &pe32))
{
do
{
if(!strcmp(lpProcessName, pe32.szExeFile))
return (int)pe32.th32ProcessID;
} while (Process32Next(hProcessSnap, &pe32));
}
else
{
CloseHandle(hProcessSnap);
}
return 0;
}
BOOL WaitForUserCommand()
{
BOOL bRet = FALSE;
CHAR command;
printf("COMMAND>");
command = getchar();
switch(command)
{
case 't':
bRet = TRUE;
break;
case 'p':
bRet = TRUE;
break;
case 'g':
bRet = TRUE;
break;
}
getchar();
return bRet;
}
VOID SetHardBreakPoint(PVOID pAddress)
{
//1. 获取线程上下文
Context.ContextFlags = CONTEXT_FULL | CONTEXT_DEBUG_REGISTERS;
GetThreadContext(hDebuggeeThread, &Context);
//2. 设置断点位置
Context.Dr0 = (DWORD)pAddress;
Context.Dr7 |= 1;
//3. 设置断点长度和类型
Context.Dr7 &= 0xfff0ffff; //执行断点（16、17位 置0） 1字节（18、19位 置0）
//5. 设置线程上下文
SetThreadContext(hDebuggeeThread, &Context);
}
BOOL Int3ExceptionProc(EXCEPTION_DEBUG_INFO *pExceptionInfo)
{
BOOL bRet = FALSE;
//1. 将INT 3修复为原来的数据（如果是系统断点，不用修复）
if(bIsSystemInt3)
{
bIsSystemInt3 = FALSE;
return TRUE;
}
else
{
WriteProcessMemory(hDebuggeeProcess, pExceptionInfo->ExceptionRecord.ExceptionAddress, &OriginalCode, 1, NULL);
}
//2. 显示断点位置
printf("Int 3断点：0x%p \r\n", pExceptionInfo->ExceptionRecord.ExceptionAddress);
//3. 获取线程上下文
Context.ContextFlags = CONTEXT_FULL | CONTEXT_DEBUG_REGISTERS;
GetThreadContext(hDebuggeeThread, &Context);
//4. 修正EIP
Context.Eip--;
SetThreadContext(hDebuggeeThread, &Context);
//5. 显示反汇编代码、寄存器等
/*
硬件断点需要设置在被调试进程的的线程上下文中。
因此当被调试程序触发调试器设置的INT 3断点时，此时设置硬件断点较为合理。
*/
SetHardBreakPoint((PVOID)((DWORD)pExceptionInfo->ExceptionRecord.ExceptionAddress+1));
//6. 等待用户命令
while(bRet == FALSE)
{
bRet = WaitForUserCommand();
}
return bRet;
}
BOOL AccessExceptionProc(EXCEPTION_DEBUG_INFO *pExceptionInfo)
{
BOOL bRet = TRUE;
return bRet;
}
BOOL SingleStepExceptionProc(EXCEPTION_DEBUG_INFO *pExceptionInfo)
{
BOOL bRet = FALSE;
//1. 获取线程上下文
Context.ContextFlags = CONTEXT_FULL | CONTEXT_DEBUG_REGISTERS;
GetThreadContext(hDebuggeeThread, &Context);
//2. 判断是否是硬件断点导致的异常
if(Context.Dr6 & 0xF) //B0~B3不为空 硬件断点
{
//2.1 显示断点信息
printf("硬件断点：%x 0x%p \n", Context.Dr7&0x00030000, Context.Dr0);
//2.2 将断点去除
Context.Dr0 = 0;
Context.Dr7 &= 0xfffffffe;
}
else //单步异常
{
//2.1 显示断点信息
printf("单步：0x%p \n", Context.Eip);
//2.2 将断点去除
Context.Dr7 &= 0xfffffeff;
}
SetThreadContext(hDebuggeeThread, &Context);
//6. 等待用户命令
while(bRet == FALSE)
{
bRet = WaitForUserCommand();
}
return bRet;
}
BOOL ExceptionHandler(DEBUG_EVENT *pDebugEvent)
{
BOOL bRet = TRUE;
EXCEPTION_DEBUG_INFO *pExceptionInfo = NULL;
pExceptionInfo = &pDebugEvent->u.Exception;
//得到线程句柄，后面要用
FnOpenThread MyOpenThread = (FnOpenThread)GetProcAddress(LoadLibrary("kernel32.dll"), "OpenThread");
hDebuggeeThread = MyOpenThread(THREAD_ALL_ACCESS, FALSE, pDebugEvent->dwThreadId);
switch(pExceptionInfo->ExceptionRecord.ExceptionCode)
{
//INT 3异常
case EXCEPTION_BREAKPOINT:
bRet = Int3ExceptionProc(pExceptionInfo);
break;
//访问异常
case EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION:
bRet = AccessExceptionProc(pExceptionInfo);
break;
//单步执行
case EXCEPTION_SINGLE_STEP:
bRet = SingleStepExceptionProc(pExceptionInfo);
break;
}
return bRet;
}
VOID SetInt3BreakPoint(LPVOID addr)
{
CHAR int3 = 0xCC;
//1. 备份
ReadProcessMemory(hDebuggeeProcess, addr, &OriginalCode, 1, NULL);
//2. 修改
WriteProcessMemory(hDebuggeeProcess, addr, &int3, 1, NULL);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
BOOL nIsContinue = TRUE;
DEBUG_EVENT debugEvent = {0};
BOOL bRet = TRUE;
DWORD dwContinue = DBG_CONTINUE;
//1.创建调试进程
STARTUPINFO startupInfo = {0};
PROCESS_INFORMATION pInfo = {0};
GetStartupInfo(&startupInfo);
bRet = CreateProcess(DEBUGGEE, NULL, NULL, NULL, TRUE, DEBUG_PROCESS || DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS, NULL, NULL, &startupInfo, &pInfo);
if(!bRet)
{
printf("CreateProcess error: %d \n", GetLastError());
return 0;
}
hDebuggeeProcess = pInfo.hProcess;
//2.调试循环
while(nIsContinue)
{
bRet = WaitForDebugEvent(&debugEvent, INFINITE);
if(!bRet)
{
printf("WaitForDebugEvent error: %d \n", GetLastError());
return 0;
}
switch(debugEvent.dwDebugEventCode)
{
//1.异常
case EXCEPTION_DEBUG_EVENT:
bRet = ExceptionHandler(&debugEvent);
if(!bRet)
dwContinue = DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED;
break;
//2.
case CREATE_THREAD_DEBUG_EVENT:
break;
//3.创建进程
case CREATE_PROCESS_DEBUG_EVENT:
//设置INT 3断点
SetInt3BreakPoint((PCHAR)debugEvent.u.CreateProcessInfo.lpStartAddress);
break;
//4.
case EXIT_THREAD_DEBUG_EVENT:
break;
//5.
case EXIT_PROCESS_DEBUG_EVENT:
break;
//6.
case LOAD_DLL_DEBUG_EVENT:
break;
//7.
case UNLOAD_DLL_DEBUG_EVENT:
break;
//8.
case OUTPUT_DEBUG_STRING_EVENT:
break;
}
bRet = ContinueDebugEvent(debugEvent.dwProcessId, debugEvent.dwThreadId, DBG_CONTINUE);
}
return 0;
}
运行结果： 2）输入g并回车，触发硬件断点 3）再次输入g并回车，使程序继续运行