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Rust で Windows API を使用してファイルマッピングを行う

今回は 前回までの記事 に引き続き、Rust で Windows Crate を使用して CreateFileMapping などの API を使用したプログラムを実装してみました。

もくじ

作成したコード

以下のプログラムでは、ページングファイルとテキストファイルのそれぞれを使用したファイルマッピングオブジェクトをプロセスメモリ内に作成し、データの書き込みを行っています。

// cargo run --bin CreateFileMap

use windows::Win32::{
    Foundation::{ HANDLE, INVALID_HANDLE_VALUE, CloseHandle },
    System::Memory::{ CreateFileMappingW, MapViewOfFile, UnmapViewOfFile, FILE_MAP_ALL_ACCESS, PAGE_READWRITE}
};

use std::{
    fs::OpenOptions,
    io::stdin,
    os::windows::io::AsRawHandle,
    ptr::{ copy_nonoverlapping, null_mut }
};

fn get_input(input_string: &str) {
    println!("{}", input_string);
    let mut input = String::new();
    stdin().read_line(&mut input).expect("Failed to read input.");
    return;
}

fn create_memory_mapping() {
        unsafe {
        let size: usize = 1024;

        let h_mapping = CreateFileMappingW(
            INVALID_HANDLE_VALUE,
            Some(null_mut()),
            PAGE_READWRITE,
            0,
            size as u32,
            None,
        ).unwrap();

        if h_mapping == INVALID_HANDLE_VALUE {
            eprintln!("CreateFileMappingW failed");
        } else {
            println!("Mapping handle created: {:?}.", h_mapping);
        }

        get_input("Please enter the key...");

        let p_view = MapViewOfFile(h_mapping, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, size);
        if p_view.Value.is_null() {
            eprintln!("MapViewOfFile failed");
        } else {
            println!("MapViewOfFile created: {:?}.", p_view);
        }

        get_input("Please enter the key...");

        let data = b"Hello from Rust!";
        std::ptr::copy_nonoverlapping(data.as_ptr(), p_view.Value as *mut u8, data.len());
        println!("Data written to shared memory: {:?}", &data);

        get_input("create_memory_mapping finished.");

        let _ = UnmapViewOfFile(p_view);
        let _ = CloseHandle(h_mapping);

    }

    return;

}


fn read_file_and_create_file_maipping() {

    let size: usize = 32;
    let path = "C:\\Users\\kash1064\\Documents\\Dev\\WinAPITest\\test.txt";
    let file = OpenOptions::new().read(true).write(true).create(true).open(path).unwrap();
    // let file_size = file.metadata().unwrap().len();
    let h_file = HANDLE(file.as_raw_handle());

    unsafe {

        let h_mapping = CreateFileMappingW(
            h_file,
            Some(null_mut()),
            PAGE_READWRITE,
            0,
            size as u32,
            None,
        ).unwrap();

        if h_mapping == INVALID_HANDLE_VALUE {
            eprintln!("CreateFileMappingW failed");
        } else {
            println!("Mapping handle created: {:?}.", h_mapping);
        }


        get_input("Please enter the key...");

        let p_view = MapViewOfFile(h_mapping, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, size);
        if p_view.Value.is_null() {
            eprintln!("MapViewOfFile failed");
        } else {
            println!("MapViewOfFile created: {:?}.", p_view);
        }

        get_input("Please enter the key...");

        let data = b"Hello from Rust!";
        copy_nonoverlapping(data.as_ptr(), p_view.Value as *mut u8, data.len());
        println!("Data written to shared memory: {:?}", &data);

        get_input("read_file_and_create_file_maipping finished.");
    
        let _ = UnmapViewOfFile(p_view);
        let _ = CloseHandle(h_mapping);

    }

    return;
}


fn main() {

    create_memory_mapping();

    read_file_and_create_file_maipping();

    return;

}

ロードしたモジュール

今回は以下のモジュールをロードしています。

標準ライブラリをいくつか使用しています。

use windows::Win32::{
    Foundation::{ HANDLE, INVALID_HANDLE_VALUE, CloseHandle },
    System::Memory::{ CreateFileMappingW, MapViewOfFile, UnmapViewOfFile, FILE_MAP_ALL_ACCESS, PAGE_READWRITE}
};

use std::{
    fs::OpenOptions,
    io::stdin,
    os::windows::io::AsRawHandle,
    ptr::null_mut
};

標準入力の受け取り

今回は標準入力を受け取るために以下の関数を作成しています。

fn get_input(input_string: &str) {
    println!("{}", input_string);
    let mut input = String::new();
    stdin().read_line(&mut input).expect("Failed to read input.");
    return;
}

Rust は標準入力を受け取るコードの記述量が他の言語より若干多い印象でした。

Python で言うところの input("Please input: ") みたいなことをやりたかったのですが全く同じ感覚で使えるライブラリ関数はなさそうでしたので、get_input 関数として独自に定義しています。

入力自体は stdin().read_line(&mut input) で受け取っています。

これは戻り値として Result<usize> を返すので、expect で panic 時のエラーメッセージをカスタムしています。

参考：Stdin in std::io - Rust

CreateFileMappingW API を使用する

今回のプログラムでは、CreateFileMappingW API を使用する関数を 2 つ作成しています。

片方は、CreateFileMappingW 関数の第 1 引数を INVALID_HANDLE_VALUE に設定したものでページングファイルを使用しており、もう一方はローカルストレージ内の test.txt というファイルを使用します。

参考：CreateFileMappingW 関数 (memoryapi.h) - Win32 apps | Microsoft Learn

参考：名前付き共有メモリの作成 - Win32 apps | Microsoft Learn

ページファイルマッピングを作成する

creatememorymapping 関数の方では以下のコードを実装しています。

Windows Crate の CreateFileMappingW は Result<HANDLE> を返すので、unwrap() で HANDLE オブジェクトを取得しています。

また、この時第 1 引数には INVALID_HANDLE_VALUE を指定しているため、返される HANDLE はメモリにマップされたページングファイルのハンドルになるはずです。

let size: usize = 1024;

let h_mapping = CreateFileMappingW(
    INVALID_HANDLE_VALUE,
    Some(null_mut()),
    PAGE_READWRITE,
    0,
    size as u32,
    None,
).unwrap();

if h_mapping == INVALID_HANDLE_VALUE {
    eprintln!("CreateFileMappingW failed");
} else {
    println!("Mapping handle created: {:?}.", h_mapping);
}

CreateFileMappingW の第 2 引数には子プロセスが返されたハンドルを継承することができるかを指定する LPSECURITY_ATTRIBUTES を登録する必要がありますが、今回は不要なので NULL を指定します。

その際、Windows Crate の CreateFileMappingW では Option<*const SECURITY_ATTRIBUTES> として引数を渡す必要があるので、NULL ポインタを生成する標準ライブラリ関数 null_mut() を Option 型として渡すために Some() でくくっています。

image-20250412111548164

参考：CreateFileMappingW in windows::Win32::System::Memory - Rust

ファイルをメモリにマッピングする

もう一方の readfileandcreatefile_maipping 関数では、ローカル端末の C:\Folder\test.txt に存在している test.txt のファイルハンドルを取得し、CreateFileMappingW でプロセスメモリに割り当てを行っています。

let size: usize = 32;
let path = "C:\\Folder\\test.txt";
let file = OpenOptions::new().read(true).write(true).create(true).open(path).unwrap();
// let file_size = file.metadata().unwrap().len();
let h_file = HANDLE(file.as_raw_handle());


let h_mapping = CreateFileMappingW(
    h_file,
    Some(null_mut()),
    PAGE_READWRITE,
    0,
    size as u32,
    None,
).unwrap();

if h_mapping == INVALID_HANDLE_VALUE {
    eprintln!("CreateFileMappingW failed");
} else {
    println!("Mapping handle created: {:?}.", h_mapping);
}

ファイルハンドルの取得には標準ライブラリ関数 std::fs::OpenOptions と std::os::windows::io::AsRawHandle を使用しています。

OpenOptions 関数では以下の例のようにオプションを指定した上でファイルを開くことができます、

OpenOptions::new().open(path) は Result<File> を返すので、unwrap() で File オブジェクトを取り出しています。

image-20250412112519369

参考：OpenOptions in std::fs - Rust

続けて、ここで取得した File オブジェクトから、AsRawHandle を使用して HANDLE オブジェクトを取得しています。これは Windows のみで利用可能な関数です。

image-20250412112908732

参考：AsRawHandle in std::os::windows::io - Rust

この HANDLE オブジェクトはそのまま Windows Crate の CreateFileMappingW 関数の引数に使用することができるので、これを使用して test.txt のマッピングオブジェクトへのハンドルを取得しています。

MapViewOfFile でファイルマッピングをプロセスメモリにロードする

上記のコードで取得したファイルマッピングオブジェクトへのハンドルを引数として MapViewOfFile によりプロセスメモリへのロードを行い、そのアドレスを取得します。

let p_view = MapViewOfFile(h_mapping, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, size);
if p_view.Value.is_null() {
    eprintln!("MapViewOfFile failed");
} else {
    println!("MapViewOfFile created: {:?}.", p_view);
}

参考：MapViewOfFile in windows::Win32::System::Memory - Rust

アクセス権については読み書きが可能な FILE_MAP_ALL_ACCESS を指定しています。

参考：MapViewOfFile 関数 (memoryapi.h) - Win32 apps | Microsoft Learn

マッピングしたメモリにデータを書き込む

最後に、プロセスメモリにマッピングされた領域に copy_nonoverlapping でデータを書き込みします。

let data = b"Hello from Rust!";
copy_nonoverlapping(data.as_ptr(), p_view.Value as *mut u8, data.len());
println!("Data written to shared memory: {:?}", &data);

copy_nonoverlapping 関数は指定のアドレスに任意のサイズ分のデータをコピーする関数で、C の memcpy と同等の操作を行うことができます。

そのため、ハードコードしたテキストのポインタと、MapViewOfFile の返却した MEMORYMAPPEDVIEWADDRESS から .Value で取り出した `*mut cvoidを*mut u8` にキャストしたポインタアドレスを引数として、プロセスメモリ内にデータの書き込みを行います。

参考：copy_nonoverlapping in std::ptr - Rust

このコードを実行することで、マッピングされているプロセスメモリの領域に指定したテキストが書き込まれます。

image-20250412114915594

また、test.txt ファイルをマッピングした領域にデータを書き込むことで、対象ファイルに対して Hello from Rust! を含む 32 バイト分のデータが書き込まれることを確認できます。

image-20250412115025521

まとめ

Rust の勉強を兼ねて色々な Windows API を使っています。

少しずつ手になじんできた感じがあって嬉しいです。

Published Apr 12, 2025

リバースエンジニアになりたいCTF Player(Team: 0nePadding)。WinDbgとYARAが好き。OSCP / CISSP / AtCoder 緑 Microsoft Japanに所属してます。発言はすべて個人の見解。かしわば on Twitter