《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
- \Device\Serialx
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！！\n");
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\r\n", 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;
}