《Windows内核安全与驱动开发》阅读笔记 -- 索引目录
《Windows内核安全与驱动开发》 7.1&7.2&7.3 串口的过滤
一、设备绑定的内核API
- 进行过滤的最主要的方法是对一个____进行绑定。
- 我们可以首先认为：一个真实的设备对应一个_____。通过编程可以生成一个__的____，并绑定到一个___的设备上。一旦绑定，则本来操作系统发送给____的请求，就会发送到____上。
- 一个简单的API绑定函数是_____，必须是有____的设备，才能使用这个内核API进行绑定。
- 如果这个设备被其他设备绑定了，它们在一起组成一组设备，被称为____。实际上，IoAttachDevice总是会绑定___上最__层的那个设备。
二、生成过滤设备并绑定 与 从名字获得设备对象
- 在绑定一个设备之前，首先要知道如何生成一个用于____的设备，函数_____被用于生成过滤设备。
- 在绑定一个设备之前，应该把这个设备对象的多个____和要绑定的目标对象一致，包括标志和特征。
- 在知道一个设备名字的情况下，可以使用函数____来获得这个设备对象的指针。该函数的FileObject是一个返回参数，在获得这个设备对象的同时会获得一个____，就打开串口而言没什么用，但使用这个函数之后必须把这个对象____，否则会引起____。
三、绑定所有串口
- 串口x的设备名为____。
四、请求的区分
- 每个驱动程序只有__个驱动对象。
- 每个驱动对象可以生成___个驱设备对象。
- 若干个设备（它们可以属于__的驱动）依次绑定形成一个____，总是最__端的设备先收到请求。
五、请求的结局
- 对请求的过滤，有三种结局：____、_____、_____。
- 处理第一种最简单，首先调用函数____跳过当前栈空间；然后调用____把这个请求发送给___的设备。请注意，因为____的设备已经被过滤设备所绑定，因此首先接收到IRP的是过滤设备的对象。
六、写请求的数据
- 一个写请求保存在那里呢？IRP有三种，一种是___，一种是___，一种是____。不同的__类别，IRP的缓冲不同。
- ____是最有效率的解决方案。应用层的缓冲区地址直接放在___里，在内核层去访问。在____和_____一致的情况下，是完全正确的。但一旦内核进程进行____，这个访问就结束了。
- 一种更简单的解决的方案是把__层的地址空间映射到__空间，这需要在__中增加一个映射。当然这不需要编程者手动去修改，通过构造__就能实现这个功能。其可以翻译为____。
答案
一、设备绑定的内核API
- 设备对象
- 设备对象 虚拟 设备对象 真实 真实设备 虚拟设备
- IoAttchDevice 名称
- 设备栈 设备栈 顶
二、生成过滤设备并绑定 与 从名字获得设备对象
- 过滤 IoCreateDevice
- 子域
- IoGetDeviceObjectPointer 文件对象 关闭 内存泄漏
三、绑定所有串口
- DeviceSerialx
四、请求的区分
- 一个
- 若干
- 设备栈 顶
五、请求的结局
- 请求被允许通过了 请求直接被否决了 过滤完成了这个请求
- IoSkipCurrentIrpStackLocation IoCallDriver 真实
六、写请求的数据
- irp->MDLAddress irp->UserBuffer irp->AssociatedIrp.SystemBuffer
- UserBuffer UserBuffer 当前进程 发送请求进程 进程切换
- 应用层 内核层 页表 MDL 内存描述符链
三个基本概念
一、过滤的概念
过滤的概念本质就是在一个驱动中对每个串口生成一个过滤设备，将每个过滤设备附加到对应的设备栈中。
消息自上而下发送，在到达串口前必须经过过滤设备，这样来对此进行过滤。
二、设备栈的概念
拿一个函数来举个例子
NTSTATUS IoAttachDeviceToDeviceStackSafe( IN PDEVICE_OBJECT SourceDevice, IN PDEVICE_OBJECT TargetDevice, OUT PDEVICE_OBJECT *AttachedToDeviceObject );
其中之所以会输出 AttchedToDeviceObject，是因为当将过滤设备SourceDevice卸载时需要这个参数。
三、设备、驱动与IRP请求的概念
如图，一个驱动对象可以只绑定一个分发函数来处理所有设备的请求。
因为分发函数的第一个参数就是对应的设备对象，我们可以通过该成员来进行区分是来自该驱动对象的哪个设备的。
利用过滤设备实现监控的代码
该代码实现了一个驱动过滤的例子。
一、实验效果
使用超级终端，端口2来建立连接（windbg往往使用端口1，再测试时无法接收信息，后来端口2则可以收到请求）
二、源代码
/********* 作者:OneTrianee 编写时间:2019/12/8 编译环境：Win10+vs2019+"Empty WDM Driver" 代码作用：生成过滤设备，绑定端口监视输入数据 参考资料:《Windows内核安全与驱动开发》 注意事项： 1. 虚拟机中windbg往往会占用COM1，此时通信应该使用COM2(如果没有，关闭去虚拟机设置中开一个。) 2. 开机时绑定端口2成功，但是卸载之后再绑定就只能绑定端口1,暂时不清楚原因（接触绑定没发现问题..) 效果(DebugView)： 分发函数接收到请求了！！ comcap: Send Data: 61 分发函数接收到请求了！！ comcap: Send Data: 73 ***********/ #include <ntddk.h> #include <ntstrsafe.h> // sleep 时用到的宏 #define DELAY_ONE_MICROSECOND (-10) #define DELAY_ONE_MILLISECOND (DELAY_ONE_MICROSECOND*1000) #define DELAY_ONE_SECOND (DELAY_ONE_MILLISECOND*1000) #define CCP_MAX_COM_ID 32 // 假设有32个端口 // // 函数声明 // NTSTATUS ccpDispatch(PDEVICE_OBJECT device, PIRP irp); // 设备分发函数 void ccpUnload(PDRIVER_OBJECT drv); // 动态卸载驱动函数 void ccpAttachAllComs(PDRIVER_OBJECT driver); // 绑定所有串口函数 PDEVICE_OBJECT ccpOpenCom(ULONG id, NTSTATUS* status); // 打开端口设备对象 NTSTATUS ccpAttachDevice(PDRIVER_OBJECT driver, PDEVICE_OBJECT oldobj, PDEVICE_OBJECT* fltobj, PDEVICE_OBJECT* next ); // 将设备与驱动对象进行绑定 // // 设备栈: // // IRP消息 ↓ // ---------- // |过滤设备| // ---------- // |端口设备| // ---------- // static PDEVICE_OBJECT s_fltobj[CCP_MAX_COM_ID] = { 0 }; // 过滤设备 static PDEVICE_OBJECT s_nextobj[CCP_MAX_COM_ID] = { 0 }; // 端口设备(绑定后会返回) /* 函数名：ccpDispatch 函数作用：分发函数，分发设备的irp请求 参数1 - PDEVICE_OBJECT device：发送请求的目标设备 参数2 - PIRP irp: IRP请求内容 */ NTSTATUS ccpDispatch(PDEVICE_OBJECT device, PIRP irp) { PIO_STACK_LOCATION irpsp = IoGetCurrentIrpStackLocation(irp); NTSTATUS status; ULONG i, j; // // 判断是发送给哪个过滤设备 // 如果设备存在，则打印出设备内容 // DbgPrint("分发函数接收到请求了！！ "); for (i = 0; i < CCP_MAX_COM_ID; i++) { if (s_fltobj[i] == device) { // 所有电源操作，全部直接放过。 if (irpsp->MajorFunction == IRP_MJ_POWER) { // 直接发送，然后返回说已经被处理了。 PoStartNextPowerIrp(irp); IoSkipCurrentIrpStackLocation(irp); return PoCallDriver(s_nextobj[i], irp); } // 我们只考虑写请求，如果为写请求，则打印出来 if (irpsp->MajorFunction == IRP_MJ_WRITE) { // 获取长度 ULONG len = irpsp->Parameters.Write.Length; // // 获取缓冲区（三中一个) // PUCHAR buf = NULL; if (irp->MdlAddress != NULL) buf = (PUCHAR)MmGetSystemAddressForMdlSafe(irp->MdlAddress, NormalPagePriority); else buf = (PUCHAR)irp->UserBuffer; if (buf == NULL) buf = (PUCHAR)irp->AssociatedIrp.SystemBuffer; // 打印内容 for (j = 0; j < len; j++) { DbgPrint("comcap: Send Data: %2x ", buf[j]); } } // 这些请求直接下发即可。我们并不禁止或改变它。 IoSkipCurrentIrpStackLocation(irp); return IoCallDriver(s_nextobj[i], irp); } } // 如果根本就不在被绑定的设备中，那是有问题的，直接返回错误参数。 irp->IoStatus.Information = 0; irp->IoStatus.Status = STATUS_INVALID_PARAMETER; IoCompleteRequest(irp, IO_NO_INCREMENT); return STATUS_SUCCESS; } /* 函数名：ccpAttchAllComs 函数功能：生成过滤设备， 参数1 - dirver：生成过滤设备需要指明其在哪个驱动中。 */ void ccpAttachAllComs(PDRIVER_OBJECT driver) { ULONG i; PDEVICE_OBJECT com_ob; NTSTATUS status; for (i = 0; i < CCP_MAX_COM_ID; i++) { // 获取端口设备对象 com_ob = ccpOpenCom(i, &status); if (com_ob == NULL) // 获取失败，继续获取下一个 continue; else DbgPrint("绑定端口号%u成功!", i); // 在这里绑定，并不管绑定是否成功 ccpAttachDevice(driver, com_ob, &s_fltobj[i], &s_nextobj[i]); } } /* 函数名：ccpOpenCom 函数功能：打开驱动端口设备 参数1 - ULONG id:打开的端口号ID，函数内自动给转换为设备名，然后打开 参数2 - NTSTATUS* status:操作状态 返回值 - PDEVICE_OBJECT：如果打开成功，返回端口设备句柄指针 */ PDEVICE_OBJECT ccpOpenCom(ULONG id, NTSTATUS* status) { UNICODE_STRING name_str; static WCHAR name[32] = { 0 }; PFILE_OBJECT fileobj = NULL; PDEVICE_OBJECT devobj = NULL; // // 将 ID 转换为相应的端口设备名UNICODE_STRING // memset(name, 0, sizeof(WCHAR) * 32); RtlStringCchPrintfW( (NTSTRSAFE_PWSTR)name, 32, (NTSTRSAFE_PWSTR)L"\Device\Serial%d", id); RtlInitUnicodeString(&name_str, name); // // 打开设备对象 // 如果打开成功，删除文件对象，防止内存泄漏 // *status = IoGetDeviceObjectPointer(&name_str, FILE_ALL_ACCESS, &fileobj, &devobj); if (*status == STATUS_SUCCESS) ObDereferenceObject(fileobj); // 返回端口设备句柄 return devobj; } /* 函数名： 函数功能：生成过滤设备，并绑定串口设备，保存过滤设备fltobj和原栈顶设备next 参数1 - PDRIVER_OBJECT driver：生成过滤设备时所在的驱动对象 参数2 - PDEVICE_OBJECT oldobj：已生成的端口设备 参数3 - PDEVICE_OBJECT* fltobj：生成的过滤设备(保存在数组中) 参数4 - PDEVICE_OBJECT* next：原设备栈顶的设备 */ NTSTATUS ccpAttachDevice(PDRIVER_OBJECT driver, PDEVICE_OBJECT oldobj, PDEVICE_OBJECT* fltobj, PDEVICE_OBJECT* next ) { NTSTATUS status; PDEVICE_OBJECT topdev = NULL; // // 生成过滤设备， // 注意生成设备的属性与被绑定设备一致 // status = IoCreateDevice(driver, 0, NULL, oldobj->DeviceType, 0, FALSE, fltobj); if (status != STATUS_SUCCESS) return status; // // 拷贝重要的标志位 // if (oldobj->Flags & DO_BUFFERED_IO) (*fltobj)->Flags |= DO_BUFFERED_IO; if (oldobj->Flags & DO_DIRECT_IO) (*fltobj)->Flags |= DO_DIRECT_IO; if (oldobj->Flags & DO_BUFFERED_IO) (*fltobj)->Flags |= DO_BUFFERED_IO; if (oldobj->Characteristics & FILE_DEVICE_SECURE_OPEN) (*fltobj)->Characteristics |= FILE_DEVICE_SECURE_OPEN; (*fltobj)->Flags |= DO_POWER_PAGABLE; // // 绑定过滤设备到端口的设备栈中 // topdev = IoAttachDeviceToDeviceStack(*fltobj, oldobj); if (topdev == NULL) { // 如果绑定失败，则销毁设备，之后重新来过 IoDeleteDevice(*fltobj); *fltobj = NULL; status = STATUS_UNSUCCESSFUL; return status; } *next = topdev; // 存储原来栈顶的设备 // // 设置这个设备已京启动 // (*fltobj)->Flags = (*fltobj)->Flags & ~DO_DEVICE_INITIALIZING; return STATUS_SUCCESS; } /* 函数名：ccpUnload 函数作用：动态卸载驱动对象 参数1 - PDRIVER_OBJECT drv：需要卸载的驱动对象指针 */ void ccpUnload(PDRIVER_OBJECT drv) { ULONG i; LARGE_INTEGER interval; // 首先解除绑定 for (i = 0; i < CCP_MAX_COM_ID; i++) { if (s_nextobj[i] != NULL) /* |--------| |过滤设备| |--------| |next设备| // 将该层上面的过滤设备给卸载掉 |--------| |xxxx设备| |--------| |端口设备| |--------| */ IoDetachDevice(s_nextobj[i]); } // 睡眠5秒，等待所有irp处理结束 interval.QuadPart = (5 * 1000 * DELAY_ONE_MILLISECOND); KeDelayExecutionThread(KernelMode, FALSE, &interval); // 删除这些设备 for (i = 0; i < CCP_MAX_COM_ID; i++) { if (s_fltobj[i] != NULL) { IoDeleteDevice(s_fltobj[i]); } } } NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT driver, PUNICODE_STRING reg_path) { size_t i; DbgPrint("过滤设备安装成功!"); // 所有分发函数都设置成一样的 for (i = 0; i < IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION; i++) { driver->MajorFunction[i] = ccpDispatch; } // 支持动态卸载 driver->DriverUnload = ccpUnload; // 绑定所有串口 ccpAttachAllComs(driver); // 直接返回成功即可 return STATUS_SUCCESS; }