CN105653980A - 一种虚拟内存数据的保护方法及其*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种虚拟内存数据的保护方法及其***，方法包括设置虚拟内存磁盘的属性为只读；预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；调用写入函数；拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。本发明利用操作***的虚拟内存磁盘读写属性的保护原理，通过修改磁盘的属性来建立内存数据的防护墙，从根源上对虚拟内存数据进行保护，禁止任何的非法写入操作；同时，通过提供唯一合法访问入口的方式对虚拟内存磁盘的数据进行合法修改或写入，确保合法写入操作的进行，实现二者的兼顾。

Description

一种虚拟内存数据的保护方法及其***
技术领域
本发明涉及磁盘存储领域，具体说的是一种虚拟内存数据的保护方法及其***。
背景技术
虚拟内存磁盘指的是使用计算机内存的一部分来模拟一个硬盘，利用HOOKAPI技术对磁盘内数据进行操作。一个应用程序要调用一个API函数，则应用程序需要知道函数的地址；所述HOOKAPI技术指的便是将所要调用的API函数地址替换为另一个函数MyCreateFileW的地址，那么每当程序调用CreateFileW时，就会调用MyCreateFileW。
在没有对虚拟内存数据保护的情况下，程序在不被允许的条件下可以对虚拟内存磁盘数据进行修改或写入，其中便包括不可预料的错误(如数组越界等)，这将直接导致内存数据被非法修改的问题，使得虚拟内存磁盘无法保证数据的安全性。
现有内存磁盘技术大部分是基于***底层来实现的，其内存数据的保护作法是对内存属性进行标识，通过用不同的标识来标记此块内存地址是可读可写还是可执行。而基于应用层的内存数据保护，现在的作法是对内存数据进行校验，具体作法是在内存块写数据后，通过一些算法对内存数据进行计算，并把计算的结果保存起来；在读数据时，为了确保数据的正确性，需要重新对保护内存的数据进行计算，再把计算的结果与保存的结果进行对比，如果一致说明数据是正确的，没有被修改过。
申请号为201210108928.2的专利申请公开了一种数据备份的方法、服务器及热备份***，通过在对进程地址空间的虚拟内存区备份的过程中，根据虚拟内存区的标志位判断虚拟内存区对应的物理内存页中是否含有内存脏页，当存在时则对对应内存页进行遍历，保存内部物理脏页的内容。
上述专利申请只能对可能已经发生数据篡改后的虚拟内存磁盘进行检测备份，其内存数据保护效果不佳，无法从根源上进行防护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种虚拟内存数据的保护方法及其***，能够有效防止内存数据被非法篡改，同时又能合法写入。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种虚拟内存数据的保护方法，包括
设置虚拟内存磁盘的属性为只读；
预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；
调用写入函数；
拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
本发明提供的另一个技术方案为：
一种虚拟内存数据的保护***，包括
设置模块，用于设置虚拟内存磁盘的属性为只读；
预设模块，用于预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；
调用模块，用于调用写入函数；
拦截模块，用于拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
本发明的有益效果在于：区别于现有技术中基于应用层的虚拟内存数据保护需要通过对内存数据的计算来校验，验证过程复杂，属于事后校验，保护效果差的不足。本发明提供一种虚拟内存数据的保护方法，通过将虚拟内存磁盘的属性设置为只读，以此杜绝非法分子对磁盘内数据执行任何修改操作，从根源上对虚拟内存磁盘进行保护；同时预设合法函数，提供合法写入数据的入口，能够在合法调用写入函数时运用拦截技术，修改写入函数的地址为合法函数的地址，以实现对虚拟内存磁盘的数据写入操作。本发明通过修改磁盘的属性来建立内存数据的防护墙，从根源上对虚拟内存数据进行保护，禁止任何的非法写入操作；同时也不会影响合法地写入操作，实现二者的兼顾。
附图说明
图1为本发明虚拟内存数据的保护方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一虚拟内存数据的保护方法的流程示意图；
图3为本发明虚拟内存数据的保护***的结构示意图；
图4为本发明实施例二虚拟内存数据的保护***中拦截模块的结构示意图；
图5为本发明虚拟内存数据的保护方法及其***的原理图；
图6为本发明虚拟内存数据的保护方法及其***中合法写入函数的示意图。
标号说明：
1、设置模块；2、预设模块；3、调用模块；4、拦截模块；
41、第一修改单元；42、操作单元；43、第二修改单元。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：设置虚拟内存磁盘的属性为只读，禁止非法的写入操作；预设合法函数，通过拦截技术实现合法写入操作。
请参照图1、图2以及图3和图4，本发明提供一种虚拟内存数据的保护方法，包括
设置虚拟内存磁盘的属性为只读；
预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；
调用写入函数；
拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
进一步的，所述“拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数地址”之后，进一步包括：
修改虚拟内存磁盘的属性为可读写；
依据所述写入函数，对所述虚拟内存磁盘执行写入操作；
修改虚拟内存磁盘的属性为只读。
由上述描述可知，通过拦截技术实现函数地址的替换，实现对虚拟内存磁盘的合法写入。
进一步的，所述“调用写入函数；拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址”具体为：
通过虚拟内存磁盘模块合法调用写入函数；
虚拟内存磁盘拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址，同时依据所述写入函数，获取写入操作对应的写入数据，构成拦截函数，所述拦截函数对应包括修改虚拟内存磁盘属性以及写入对应数据的操作。
由上述描述可知，通过虚拟内存磁盘模块来执行对虚拟内存数据的合法写入操作，能够确保操作身份的合法，同时也能够提高函数调用以及数据合法写入的效率。
进一步的，通过VirtualProtectEx函数设置所述虚拟内存磁盘的属性。
进一步的，通过HOOKAPI技术拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
请参阅图3和图4，本发明提供的另一个技术方案为：
一种虚拟内存数据的保护***，包括
设置模块1，用于设置虚拟内存磁盘的属性为只读；
预设模块2，用于预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；
调用模块3，用于调用写入函数；
拦截模块4，用于拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过设置模块1设置虚拟内存磁盘的属性，禁止任何非法写入操作；通过预设模块2配置合法函数，为合法写入操作提供合法入口；通过调用模块3以及拦截模块实现基于合法入口的写入操作。通过虚拟内存数据的保护***实现从根源上对内存数据进行保护，同时不会对合法写入操作造成影响。
进一步的，所述拦截模块4包括：
第一修改单元41，用于修改虚拟内存磁盘的属性为可读写；
操作单元42，用于依据所述写入函数，对所述虚拟内存磁盘执行写入操作；
第二修改单元43，用于修改虚拟内存磁盘的属性为只读。
进一步的，还包括虚拟内存磁盘模块，所述虚拟内存磁盘模块包括所述调用模块3和所述拦截模块4；
所述调用模块，具体用于通过虚拟内存磁盘模块合法调用写入函数；
所述拦截模块，具体用于虚拟内存磁盘拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址，同时依据所述写入函数，获取写入操作对应的写入数据，构成拦截函数，所述拦截函数对应包括修改虚拟内存磁盘属性以及写入对应数据的操作。
进一步的，所述设置模块1，具体用于通过VirtualProtectEx函数设置所述虚拟内存磁盘的属性。
进一步的，所述拦截模块4，具体用于通过HOOKAPI技术拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数地址。
实施例一
请参照图1-4，提供一种虚拟内存数据的保护方法，基于应用层实现写入函数的调用。具体可以包括：
在windows***进程的虚拟内存中，通过VirtualAlloc或VirtualAlocEx函数在虚拟内存中申请一片虚拟内存空间作为虚拟内存磁盘，用来保存虚拟内存数据。获取虚拟内存磁盘的地址后，使用VirtualProtectEx函数将这片虚拟内存空间的保护属性设置成只读属性；即利用虚拟内存空间本身的保护属性对虚拟内存磁盘进行保护，当虚拟内存磁盘的属性为只读属性时，程序任何的写操作都会引发访问违规；这一特征可以防止非法分子对虚拟内存磁盘执行写入操作后，产生不可预料的(如数组越界等)错误，从而导致虚拟内存数据被修改引发的访问违规，引发***进程强制结束。
上述操作已经能够禁止非法分子的任何写入操作，而为了确保具有合法身份的合法写入操作能够正常进行，本实施例通过设置合法函数的调用入口(合法函数地址)来实现，有且只有这个合法身份才能知晓的入口可以对虚拟内存磁盘执行如修改保护属性的操作。具体的，通过以下方式来实现合法的写入操作：
预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数，该合法函数的地址只有合法身份才能获取；所述合法函数中包含了修改虚拟内存磁盘保护属性的操作；
合法身份通过虚拟内存磁盘模块对虚拟内存磁盘执行合法的写入操作；可选的，通过调用***API中的WriteFile写入函数来执行；然后虚拟内存磁盘模块对所述WriteFile写入函数进行拦截，通过拦截技术修改所述WriteFile写入函数的地址为所述合法函数的地址，优选通过HOOKAPI技术进行拦截。所述拦截技术在本实施例中的具体运用包括：将所述WriteFile写入函数地址替换成预设的合法函数地址，同时获取所述WriteFile写入函数执行写入操作对应需要写入的数据，构成拦截函数；所述拦截函数中包含了执行修改虚拟内存磁盘属性以及执行写入对应数据的操作，被拦截后的所述WriteFile写入函数如图4所示；
当程序调用经过上述操作后的WriteFile写入函数时，将依据被修改的地址自动跳转到拦截函数，依据拦截函数指向的操作首先将虚拟内存磁盘的保护属性修改为可读写属性，即PAGE_EXECUTE_READWRITE；依据从WriteFile写入函数获取到的所述需要写入的数据，对虚拟内存磁盘中的虚拟内存数据进行写入或修改操作；写入操作执行完毕后，所述拦截函数通过调用VirtualProtectEx函数将之前设置成可读写的虚拟内存磁盘恢复成只读属性，即PAGE_READONLY，关闭写入操作唯一合法的入口，防止内存数据被意外修改。
实施例二
请参照图5和图6，本实施例在实施例一的基础上，提供一种虚拟内存数据的保护***，包括：
设置模块1，用于设置虚拟内存磁盘的属性为只读；可选通过VirtualProtectEx函数设置；
预设模块2，用于预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；
调用模块3，用于调用写入函数；
拦截模块4，用于拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址；可选采用HOOKAPI技术拦截或者其他拦截技术实现；所述拦截模块4具体包括第一修改单元41，用于修改虚拟内存磁盘的属性为可读写；操作单元42，用于依据所述写入函数，对所述虚拟内存磁盘执行写入操作；第二修改单元43，用于修改虚拟内存磁盘的属性为只读。
可选的，还包括虚拟内存磁盘模块，所述虚拟内存磁盘模块包括所述调用模块3和所述拦截模块4；
所述调用模块3，具体用于通过虚拟内存磁盘模块合法调用写入函数；
所述拦截模块4，具体用于虚拟内存磁盘拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址，同时依据所述写入函数，获取写入操作对应的写入数据，构成拦截函数，所述拦截函数对应包括修改虚拟内存磁盘属性以及写入对应数据的操作。
综上所述，本发明提供的一种虚拟内存数据的保护方法及其***，能够禁止对虚拟内存磁盘的任何非法写入操作，防止程序因不可预料的错误导致虚拟内存数据被破坏；同时预留合法身份的写入操作入口，确保合法修改虚拟内存数据的进行；进一步的，通过HOOKAPI拦截技术实现合法写入，操作简单，且安全性高。本发明基于虚拟内存磁盘读写属性的保护原理，建立内存数据的防护墙，从根源上对虚拟内存数据进行保护，禁止任何的非法写入操作；同时也不会影响合法地写入操作，实现二者的兼顾。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种虚拟内存数据的保护方法，其特征在于，包括
设置虚拟内存磁盘的属性为只读；
预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；
调用写入函数；
拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
2.如权利要求1所述的一种虚拟内存数据的保护方法，其特征在于，所述“拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址”之后，进一步包括：
修改虚拟内存磁盘的属性为可读写；
依据所述写入函数，对所述虚拟内存磁盘执行写入操作；
修改虚拟内存磁盘的属性为只读。
3.如权利要求1所述的一种虚拟内存数据的保护方法，其特征在于，所述“调用写入函数；拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址”具体为：
通过虚拟内存磁盘模块合法调用写入函数；
虚拟内存磁盘拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址，同时依据所述写入函数，获取写入操作对应的写入数据，构成拦截函数，所述拦截函数对应包括修改虚拟内存磁盘属性以及写入对应数据的操作。
4.如权利要求1所述的一种虚拟内存数据的保护方法，其特征在于，通过VirtualProtectEx函数设置所述虚拟内存磁盘的属性。
5.如权利要求1所述的一种虚拟内存数据的保护方法，其特征在于，通过HOOKAPI技术拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
6.一种虚拟内存数据的保护***，其特征在于，包括
设置模块，用于设置虚拟内存磁盘的属性为只读；
预设模块，用于预设合法函数，所述虚拟内存磁盘的合法写入操作调用所述合法函数；
调用模块，用于调用写入函数；
拦截模块，用于拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
7.如权利要求6所述的一种虚拟内存数据的保护***，其特征在于，所述拦截模块包括：
第一修改单元，用于修改虚拟内存磁盘的属性为可读写；
操作单元，用于依据所述写入函数，对所述虚拟内存磁盘执行写入操作；
第二修改单元，用于修改虚拟内存磁盘的属性为只读。
8.如权利要求6所述的一种虚拟内存数据的保护***，其特征在于，还包括虚拟内存磁盘模块，所述虚拟内存磁盘模块包括所述调用模块和所述拦截模块；
所述调用模块，具体用于通过虚拟内存磁盘模块合法调用写入函数；
所述拦截模块，具体用于虚拟内存磁盘拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址，同时依据所述写入函数，获取写入操作对应的写入数据，构成拦截函数，所述拦截函数对应包括修改虚拟内存磁盘属性以及写入对应数据的操作。
9.如权利要求6所述的一种虚拟内存数据的保护***，其特征在于，所述设置模块，具体用于通过VirtualProtectEx函数设置所述虚拟内存磁盘的属性。
10.如权利要求6所述的一种虚拟内存数据的保护***，其特征在于，所述拦截模块，具体用于通过HOOKAPI技术拦截所述写入函数，修改所述写入函数的地址为所述合法函数的地址。
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