《Windows内核安全与驱动开发》 5.1&5.2 内核与应用方面的编程

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《Windows内核安全与驱动开发》  5.1&5.2 内核与应用方面的编程

一、生成控制设备

1. 如果一个驱动需要和应用程序通信，那么首先要生成一个_____。
2. ____和____构成了整个操作系统的基本框架。
3. ____暴露给了应用层，应用层可以像操作__一样操作它。
4. 一般而言，用于和应用程序的设备往往用来"控制"这个内核驱动，所以往往称之为____。
5. 作为一个控制设备，一般需要____，而普通设备可以不要。

二、控制设备的名字和符号链接

1. 控制设备需要一个____，这样它才会暴露出来，供其他程序打开与之通信。
2. 应用层是无法直接通过____来打开设备对象的，为此必须要建立一个暴露给应用层的____。
3. 设备名的前缀____，符号链接的前缀为____，在应用层符号链接的前缀为_____。

三、分发函数与请求处理

1. 标准分发函数的第一个参数是____，第二个参数是_____。
2. 在分发函数中处理请求的第一步是_____，使用API函数_____。
3. 利用____来获取主功能号。
4. 设置____主要用于返回输出时。
5. ____用于记录这个请求的完成状态。
6. ____用于结束这个请求。

四、在应用层中打开与关闭设备

1. 打开设备使用API函数____。文件的路径就是____的路径，但是其在应用层来看，是以___开头的，注意C语言需要转义。
2. 关闭设备使用API函数____。

五、设备控制请求

1. CTL_CODE是一个宏，我们要做的是直接利用这个宏来生成一个自己的____。
2. CTL_CODE第一个参数是____，我们与任何硬件没关系，可以直接定义为未知类型（FILE_DEVICE_UNKNOWN）。
3. CTL_CODE第二个参数是____，范围为____。
4. CTL_CODE第三个参数METHOD_BUFFERED是____，输入/输出缓冲区会在__与__之间拷贝。
5. CTL_CODE最后一个参数是____，因为要写入数据，因此为FILE_WRITE_DATA。
6. 除了打开设备和关闭设备之外，中间增加了使用____发送请求的过程。

六、内核中对应的处理

1. 在处理设备控制请求时，还有如下任务要完成缓冲区是irp->AssicatedIrp.SystemBuffer的前提是，这是一个__方式的设备控制请求。
   1. 获得____。
   2. 如果有输入缓冲区，必须获取输入缓冲区的____和____。
   3. 如果有输出缓冲区，必须获得输出缓冲区的____和____。
2. 缓冲区是irp->AssociatedIrp.SystemBuffer的前提是，这是一个____方式的设备控制请求。
3. 只说缓冲区，未说输入还是输出缓冲区，是因为在控制设备中，输入和输出缓冲区是____的，是同一个___。

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答案

一、生成控制设备

1. 设备对象
2. 设备对象  分发函数
3. 设备对象  文件
4. 控制设备对象 CDO
5. 设备名称

二、控制设备的名字和符号链接

1. 名称
2. 设备名称 符号链接
3. device[设备名称]  ??[符号链接] \.[符号链接]

三、分发函数与请求处理

1. 设备对象指针 irp请求
   
2. 获得请求的当前栈空间（Current Stack Location）IoGetCurrentIrpStackLocation
3. irpsp->MajorFunction
4. irp->IoStatus.Information
5. irp->IoStatus.Status
6. IoCompleteRequest

四、在应用层中打开与关闭设备

1. CreateFile  符号链接  \.
   
2. CloseHandle

五、控制设备请求

1. 设备请求功能号
2. 设备类型
3. 生成这个功能号的核心数字 (0x7ff,0xfff]
4. 缓冲 用户 内核
5. 操作需要的权限
6. DeviceIoControl

六、内核中对应的处理

1. 功能号 指针 长度 指针 长度
2. 缓冲
3. 共享 指针

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R3与R0通信实例

一、R0层代码

/*********
    作者:OneTrianee
    编写时间:2019/12/8
    编译环境：Win10+vs2019+"Empty WDM Driver"
    代码作用：R0与R3通讯的R0层代码，只负责接收R3层传过来的字符串
    参考资料:《Windows内核安全与驱动开发》
    注意事项：无
***********/
#include <ntifs.h>
#include <wdmsec.h> // IoCreateDeviceSecure 函数原型
#include <ntddk.h>

PDEVICE_OBJECT g_cdo = NULL; // 控制设备
#define CWK_CDO_SYB_NAME  L"\??\sdfjkfsjdfsdfjkls" // 在R0的链接符号

// 从应用层给驱动发送一个字符串。
#define  CWK_DVC_SEND_STR 
    (ULONG)CTL_CODE( 
    FILE_DEVICE_UNKNOWN, 
    0x911,METHOD_BUFFERED, 
    FILE_WRITE_DATA)

// 从驱动读取一个字符串
#define  CWK_DVC_RECV_STR 
    (ULONG)CTL_CODE( 
    FILE_DEVICE_UNKNOWN, 
    0x912,METHOD_BUFFERED, 
    FILE_READ_DATA)

// 默认的GUID，辅助粘贴即可
const GUID  CWK_GUID_CLASS_MYCDO =
{ 0x17a0d1e0L, 0x3249, 0x12e1, {0x92,0x16, 0x45, 0x1a, 0x21, 0x30, 0x29, 0x06} };

//
//提供一个卸载函数，删除符号链接与控制设备
//
VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
    UNICODE_STRING cdo_syb = RTL_CONSTANT_STRING(CWK_CDO_SYB_NAME); // 符号链接字符串
    ASSERT(g_cdo != NULL);
    IoDeleteSymbolicLink(&cdo_syb); //删除 符号链接
    IoDeleteDevice(g_cdo); // 删除 控制设备
    KdPrint(("卸载驱动成功"));
}

//
// 分发函数
//
NTSTATUS cwkDispatch(IN PDEVICE_OBJECT dev, IN PIRP irp) {

    //
    // 获取当前irp栈空间
    //
    PIO_STACK_LOCATION irpsp = IoGetCurrentIrpStackLocation(irp);

    NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
    ULONG ret_len = 0; // 请求长度

    //
    // 循环处理发送给 g_cdo 的请求
    // 如果不是发送给 g_cdo，则明显错误
    //
    while (dev == g_cdo) {
        if (irpsp->MajorFunction == IRP_MJ_CREATE || irpsp->MajorFunction == IRP_MJ_CLOSE) {
            // 生成和关闭请求，一律跳过即可
            break;
        }
        if (irpsp->MajorFunction == IRP_MJ_DEVICE_CONTROL) {

            // 处理 DeviceIoControl
            PVOID buffer = irp->AssociatedIrp.SystemBuffer; // 缓冲区地址
            ULONG inlen = irpsp->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength; // 输入缓冲区长度
            ULONG outlen = irpsp->Parameters.DeviceIoControl.OutputBufferLength; // 输出缓冲区长度
            ULONG len;

            //
            // 根据前面定义好的设备请求功能号,
            // 详细判断输入还是输出.
            // 我们在这里只判断输入
            //
            switch (irpsp->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode) {
            case CWK_DVC_SEND_STR:
                ASSERT(buffer != NULL);
                ASSERT(inlen > 0);
                ASSERT(outlen == 0);
                DbgPrint((char*)buffer);
                // 已经打印过，则可以认为这个请求已经处理成功，放行即可
                break;
            case CWK_DVC_RECV_STR:
            default:
                // 到这里的请求都是不接收的(我们没设置接收)。
                // 未知的请求一律返回非法参数错误
                status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
                break;
            }
        }
        break;
    }

    //
    // 不是发送给 g_cdo，明显错误
    //
    irp->IoStatus.Information = ret_len; // 填写返回信息
    irp->IoStatus.Status = status;    // 填写返回结果
    IoCompleteRequest(irp, IO_NO_INCREMENT); // 完成请求
    return status;
}

//入口函数，相当于main。
NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT driver, PUNICODE_STRING reg_path)
{
    NTSTATUS status;
    UCHAR mem[256] = { 0 };
    ULONG i;
    //
    // 生成一个控制设备。
    // 然后生成符号链接。
    //
    UNICODE_STRING sddl = RTL_CONSTANT_STRING(L"D:P(A;;GA;;;WD)"); // 通用[直接复制即可]
    UNICODE_STRING cdo_name = RTL_CONSTANT_STRING(L"\Device\adjdask"); // 设备名
    UNICODE_STRING cdo_syb = RTL_CONSTANT_STRING(CWK_CDO_SYB_NAME); // 符号链接


    //
    // 生成一个设备对象。
    //
    status = IoCreateDevice(
        driver,
        0, &cdo_name,
        FILE_DEVICE_UNKNOWN,
        0,
        FALSE, 
        &g_cdo);
    if (!NT_SUCCESS(status))
        return status;

    //
    // 生成链接符号并与设备绑定
    //
    IoDeleteSymbolicLink(&cdo_syb); // 为防止冲突，先预先删除
    status = IoCreateSymbolicLink(&cdo_syb, &cdo_name); // 将链接符号与设备绑定
    if (!NT_SUCCESS(status)) {
        IoDeleteDevice(g_cdo); // 删除设备
        return status;
    }

    //
    // 将所有的分发函数设置为自定义的
    //
    for (i = 0; i < IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION; i++) {
        driver->MajorFunction[i] = cwkDispatch;
    }


    // 支持动态删除 && 清除控制设备的初始化标记
    driver->DriverUnload = UnDriver;
    g_cdo->Flags &= ~DO_DEVICE_INITIALIZING;

    return STATUS_SUCCESS;
}

 二、R3层代码

/*********
    作者:OneTrianee
    编写时间:2019/12/8
    编译环境：WinXp+VC6.0+"console"
    代码作用：R0与R3层通信中R3层的代码，负责向R0层传递字符串。
    参考资料:《Windows内核安全与驱动开发》
    注意事项：原版很多宏在Vc6.0环境下都没有找到，在Vs2019中找到然后单独定义即可。
***********/

#include "stdafx.h"

#include <stdio.h>
#include <tchar.h>

#include <windows.h>
#define CTL_CODE(DeviceType, Function, Method, Access) (  ((DeviceType) << 16) | ((Access) << 14) | ((Function) << 2) | (Method))
#define CWK_DEV_SYM L"\\.\sdfjkfsjdfsdfjkls"

// 从应用层给驱动发送一个字符串。
#define  CWK_DVC_SEND_STR 
    (ULONG)CTL_CODE( 
    0x00000022, 
    0x911,0, 
    FILE_WRITE_DATA)

// 从驱动读取一个字符串
#define  CWK_DVC_RECV_STR 
    (ULONG)CTL_CODE( 
    FILE_DEVICE_UNKNOWN, 
    0x912,METHOD_BUFFERED, 
    FILE_READ_DATA)

int main(int argc, char* argv[])
{
    HANDLE device = NULL;
    ULONG ret_len;
    int ret = 0;
    // 定义发送信息
    char* msg = { "hello dirver, this is a message form app" };

    // 打开设备，每次要操作驱动对象时，先以此为例子打开设备
    device = CreateFileW(CWK_DEV_SYM, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, 0, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_SYSTEM, 0);
    if (device == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        printf("coworker demo: Open device failed.
");
        return -1;
    }
    else
        printf("coworker demo: Open device successfully.
");

    if (!DeviceIoControl(device, CWK_DVC_SEND_STR, msg, strlen(msg) + 1, NULL, 0, &ret_len, 0)) {
        printf("coworker demo: Send message failed.
");
        ret = -2;
    }
    else
        printf("coworker demo: Send message successfully.
");

    CloseHandle(device);

    return 0;
}