Windows驅動開發(中間層)
依據《Windows核心安全與驅動開發》及MSDN等網路質料進行學習開發。
二、初步環境
1、下載安裝WDK7.1.0（WinDDK\7600.16385.1）
2、下載InstDrv軟體（用於安裝、啟動、停止、解除安裝驅動）
介面如下：
注：srvinstw.exe 也可以安裝、解除安裝sys檔案，但需要手動開啟、關閉，即在cmd命令視窗下執行net start 驅動名、net stop 驅動名來啟動、停止服務。
3、下載DbgWiew.exe 軟體（檢視核心模組的輸出資訊）
地址：https://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/bb896647.aspx
注：詳見DebugView的使用文件。
4、下載64Signer-V1.2（Win7 64位 私有測試數字簽名軟體）
地址：http://www.yiiyee.cn/Blog/64signer-download/
5、其他軟體：虛擬光碟機DAEMON Tools Lite、EasyBCD(系統引導檔案修復工具)、PartitionManager（將C盤設定為活動分割槽）等
三、初步示例
1、編寫一個簡單的驅動樣例（載入、解除安裝及資訊輸出等）
注：詳見TestDriver.c
核心模組的入口是DriverEnter函式，在載入時被系統程序System呼叫。若想能解除安裝驅動，必須設定驅動物件的DriverUnload函式指標。
Windows核心程式設計不是應用程式程式設計，它有自己的一套東西，所有的Win32函式都不能使用，部分C Runtime函式也不能使用，需要呼叫核心API函式，因此在使用函式前，現在幫助裡查詢該函式。
幫助文件在“開始”-->“所有程式”-->“Windows Driver Kits”下。如圖：
2、使用WDK的build工具，編譯時需要makefile.def和SOURCES檔案。
1）makfile.def檔案固定，拷貝一份即可，不需要任何改動。
2）SOURCES檔案內容關聯編譯那些檔案及編譯出的.sys檔案的名字等。
WDK的build工具在“開始”-->“所有程式”-->“Windows Driver Kits”-->“WDK 7600.16385.1”下，選擇要根據本地主機的版本，如：本機是64位的Win7旗艦版，則build工具要選x64 Checked build Environment（對應debug）或x64 Free build Environment（對應Release）。
3、InstDrv軟體直接安裝生成的.sys檔案，安裝、解除安裝成功，啟動失敗，並提示“Windows需要已數字簽名的驅動程式”，DebugView軟體中無自定義資訊輸出。圖如下：
解決方法：
1、從http://www.yiiyee.cn/Blog/64signer-download/下載Win7 64位私有測試數字簽名軟體（64Signer-V1.2），以管理員身份執行，瀏覽驅動檔案，進行測試數字簽名。圖如下：
2、重新安裝簽名後的.sys驅動檔案,並啟動，依然報並提示“Windows需要已數字簽名的驅動程式”。 圖如下：
3、以管理員身份執行cmd.exe,，並執行bcdedit /set testsigning true 命令,若提示“操作成功完成”，則表示命令執行成功；否則，若失敗，請將bcdedit命令所在boot資料夾的所在盤（一般C盤）設定為活動狀態；若依然失敗，請修復boot資料夾的所在盤下的Boot（系統引導檔案所在），或乾脆恢復|重灌系統。
4、將Windows 7 設定為測試版本成功後，須重啟計算機，重啟後，以管理員身份執行InstDrv.exe軟體，對已數字簽名的.sys驅動檔案進行安裝、啟動、關閉、解除安裝均成功。圖如下：
注：若驅動中包含中斷或錯誤，則計算機藍屏，須重啟恢復。恢復後的計算機系統內新安裝的軟體會遭到解除安裝或損壞，須重新安裝。
以上是一個簡單的驅動程式開發步驟。若要進行較複雜的開發，一般需要配置VS開發環境、安裝虛擬機器、WinDgb.exe等軟體進行除錯等。
四、完善環境
1、下載並安裝VS2010（64位）
地址：https://www.visualstudio.com/downloads/download-visual-studio-vs
2、下載WinDbg.exe軟體
地址：http://www.microsoft.com/whdc/devtools/debugging/default.mspx
3、虛擬機器（WMware10.0供雙機除錯）
地址：http://www.microsoft.com/zh-CN/download/confirmation.aspx?id=8002
五、配置VS2010
1、依據本機版本配置管理器。win7旗艦64位系統配置如下：
點選VS內工具欄中的解決方案配置的下按鈕（即debug所處的下拉框按鈕），點選配置管理器，點選活動方案配置，點選新建，輸入DriverDebug64、預設空，在專案上下文中的平臺項新建X64並在活動解決方案平臺：選X64。
注：32位系統選Win32
2、在VS中VisualC++下新建“空專案”,將TestDrive.c檔案新增到工程中（或直接新建.c檔案），.c檔案新增後，在屬性中就顯示出C/C++配置項。
3、點選VS中“檢視”選單->“其他視窗”->“屬性管理器”，右擊屬性管理器中的DriverDebug64,選擇屬性，在彈出的窗體中進行必要的設定。（或直接點選專案的屬性）
注： 1、WDK7.1.0預設安裝在C:\WinDDK\7600.16385.1資料夾下
2、此處的設定都是必須的， 對複雜些的驅動開發也許還要額外另加設定
具體如下：
1）常規
目標副檔名：.sys
2）VC++目錄
可執行檔案目錄（編譯器路徑）:
C:\WinDDK\7600.16385.1\bin\amd64
包含目錄：
C:\WinDDK\7600.16385.1\inc\api
C:\WinDDK\7600.16385.1\inc\crt
C:\WinDDK\7600.16385.1\inc\ddk
庫目錄：
C:\WinDDK\7600.16385.1\lib\win7\amd64
3）C/C++
前處理器->前處理器定義:
_AMD64_=1,AMD64=1,STD_CALL=1,WINVER=0x0501,_DEBUG =1
高階->呼叫約定：
__stdcall (/Gz)
程式碼生成-->執行庫：
選擇多執行緒除錯/MTd 或者 多執行緒除錯DLL/MDd
（主要解決_DEBUG未預定義的問題）
常規-->除錯資訊格式：用於“編輯並繼續”的程式資料庫 (/ZI)
優化：已禁用 (/Od)
4）聯結器
輸入->附加依賴項： ntoskrnl.lib;Hal.lib;wdm.lib;wdmsec.lib;wmilib.lib;ndis.lib;MSVCRT.LIB;LIBCMT.LIB;%(AdditionalDependencies)
輸入->忽略所有預設庫：是 (/NODEFAULTLIB)
清單檔案->啟用使用者賬戶控制（UAC）：否 (/MANIFESTUAC:NO)
系統->子系統：控制檯 (/SUBSYSTEM:CONSOLE)
系統->驅動程式：驅動程式 (/Driver)
系統->堆疊保留大小：4194304（可修改）
系統->堆疊提交大小：4096 （可修改）
高階->入口點：DriverEntry
高階->基址：0x10000
高階->隨機基址：（清空）
高階->資料執行保護（dep）:（清空）
除錯->生成除錯資訊：是 (/DEBUG)
注：參考C:\WinDDK\7600.16385.1資料夾的ia64、X86等路徑，進行修改可以配置為ia64、32位系統。編譯若通過，則配置成功，並生產.sys等檔案。
六、配置WinDbg
1、設定系統字元表路徑：WinDbg->File->Symbol File Path介面中輸入
SRV*C:\WINDOWS\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols; 並選擇Reload，WinDbg會自動下載字元表，關鍵是勾選reload。
2）設定自己生成的.sys對應的字元（Symbol）路徑：
C:\Users\shenc\Desktop\TestDriver\objchk_win7_amd64\amd64
3）設定自己生成.sys的原始碼路徑：
C:\Users\shenc\Desktop\TestDriver
注：
1）在除錯原始碼時，若發生竄碼（除錯驅動與對應的原始碼不一致），須將WinDbg軟體File選單下儲存的舊原始碼路徑刪除。
2）除錯時WinDbg預設不輸出Dbgprintf資訊，須執行ednt!Kd_DEFAULT_Mask 0x8 命令。
3）驅動執行時，按下Ctrol+Break組合鍵，進入中斷狀態，點選工具按鈕（快捷鍵：F8、F10等）可進行詳細除錯。
4）中斷除錯時，可檢視區域性變數等資訊
七、虛擬機器
1、安裝虛擬機器
若主機板預設沒有開啟虛擬化技術，則一般方法是開機或重啟時按F12鍵進入BIOS選單,將虛擬化（Virtualization）設定為Enable。
2、配置虛擬機器
1）開始-->WMware Work Stations-->雙擊“我的電腦”下的一個虛擬機器（Windows 7 x64）-->編輯虛擬機器設定-->移除印表機-->新增竄行埠
2）選中剛新增的竄行埠，在右側的對話方塊中，設定如下：
勾選 啟動時連線
選擇 使用命名的管道（N）
其下的兩個下拉框分別選擇：該端是伺服器、另一端是應用程式
八、安裝並配置虛擬機器上的Win7 64位系統
1、將Win7設定為可除錯狀態
1）以管理員身份開啟cmd命令視窗：Win + R 開啟執行輸入框，輸入cmd；或滑鼠 點選系統開始圖示，在輸入框中輸入cmd,右擊上方搜尋顯示出的cmd.exe，以管理員身份運 行。
2）依次輸入：
bcdedit /?
Bcdedit /enum OSLOADER
Bcdedit /copy {current} /d “Windows 7 Copy”
Bcdedit /debug on
Bcdedit /bootdebug on
Bcdedit /dbgsettings
Bcdedit /timeout 7
2、將Win7設定為測試版
管理員身份執行cmd命令，bcdedit /set testsigning true
3、測試證書數字簽名
以管理員身份執行64Signer V1.2.exe，點選瀏覽找到並雙機.sys檔案，點選簽名。
4、安裝.sys檔案
以管理員身份執行執行InstDrv.exe，選擇.sys檔案，進行安裝、啟動等操作
5、檢視核心輸出資訊
以管理員身份執行Dbgview.exe，點選Capture選單，勾選上Captrue kernel項。
注：測試含有斷點的核心，否則卡機，無法進行任何操作，因此不在本地主機測試，而採用雙機除錯（即新建個虛擬機器，本地機與虛擬機器通過管道進行通訊）。
九、雙機除錯
1、原始碼中新增中斷語句
#if _DEBUG //DBG
__debugbreak(); //64位
#endif
注： 1）彙編_asm int 3 中斷，在64位Win7上報錯。
2）如果未能進入斷點進行除錯，請檢查sys檔案是否在客戶機（虛擬Win7系統）安裝成功，系統字符集（Symbols）、本人字元Symbols是否下載或設定正確，管道埠是否正確等。
2、虛擬機器共享主機資料夾
方法：
1）啟動VMware，選擇虛擬機器，點選編輯虛擬機器設定；
2) 點選選項，點選共享資料夾，右側點選總是啟用，然後點選新增按鈕；
3) 輸入win7主機下需要共享的資料夾路徑，制定共享名，點選下一步；
4) 點選確定，點選虛擬機器內的計算機，在網路下就可以訪問共享的資料夾嘍。
/*
3、Windows 7系統中的驅動簽名強制要求，關閉強制驅動簽名的命令為:
bcdedit /set loadoptions DISABLE_INTEGRITY_CHECKS
使用管理員的身份開啟CMD命令列，然後輸入上面的命令，完成之後重新啟動計算機， 就可以在64位win7系統上使用未有數字簽名的驅動程式。（測試時不簽名啟動失敗!）
*/
十、NDIS中間層驅動開發
1、前言
TDI（傳輸層驅動介面）是傳輸層的過濾技術，在Windows Vista之前，常用來開發網路資料過濾，Windows Vista之後的作業系統中不再支援，取而代之的是WFP（Widows過濾平臺）技術，一套系統API和服務，其簡單穩定，但微軟沒有介紹XP等Windows Vista之前的系統如何支援WFP。NDIS Filter（網路驅動介面規範）過濾框架，即支援XP等Windows Vista之前的系統，又支援Win7等Windows Vista之前的系統；並且WDK7.1.0安裝環境下的passthru工程，就是NDIS Filter開發的示例，在其基礎上可以方便開發。passthru工程路徑如下圖：
2、Windows 網路架構
1）最上層是網路應用層。Socket、WinInet編寫的程式。
2）第二層是網路API層，也是系統最頂層，為應用程式提供程式設計介面，且介面協議無關性。介面的定義必須在使用者層，內部邏輯實現常在核心層。如：Windows套接字、WinInet庫 API等
3）第三層是網路API的核心實現（即第二層的核心層）。核心實現層總是以核心模式裝置驅動程式的形式體現，並且他有一個統一的責任：將上層網路請求格式化為TDI格式，並將這個格式化後的IRP傳送到下層NDIS協議驅動。
4）再下一層是NDIS協議驅動，又叫TDI傳輸器。TCP/IP等都是NDIS協議驅動。
5）最下層是NDIS小埠驅動程式，直接驅動物理網絡卡。
圖如下：
網路驅動模型的每一層都定義了對外的公開的公共介面，與其相連的上下層驅動模組，不需要關心其內部實現就可以很好的支援擴充套件性、完成工作。
3、NDIS中間層
為了方便對網路操作進行過濾，依據網路驅動模型內NDIS協議驅動、NDIS小埠驅動的公共介面進行擴展出來的一層。對上面的NDIS協議驅動，扮演NDIS小埠特徵的角色；對下面的NDIS小埠驅動，扮演NDIS協議特徵的角色。
圖如下：
注：NDIS中間層的數量理論上不限數量
協議驅動綁定了所有小埠驅動，於是能截獲所有接受到的包；而中間層驅動不僅綁定了所有小埠驅動，而且還被“所有驅動協議”繫結，因此理論上能截獲所有傳送和接受到的包。
4、NDIS中間層驅動開發示例Passthru工程
1）NDIS驅動的入口函式DriverEntry：做了初始化包裝控制代碼、註冊NDIS小埠特徵集、註冊NDIS協議特徵集、關聯NDIS兩個介面等必做工作，也可以在其中建立裝置物件、初始化分發函式表。
初始化包裝控制代碼：NdisMInitializeWrapper函式，獲得NDIS包裝控制代碼；
註冊小埠特徵：先填寫小埠特徵，再使用NdisIMRegisterLayeredMiniport函式進行註冊，輸入引數是小埠特徵、NDIS包裝控制代碼等，獲得關聯小埠的NDIS_HANDLE型別控制代碼（DriverHandle）。
註冊小埠解除安裝關聯程式：NdisMRegisterUnloadHandler函式，引數是NDIS包裝控制代碼、卸載出來程式函式控制代碼。
登出小埠：NdisIMDeregisterLayeredMiniport函式，引數是註冊小埠特徵時獲得的DriverHandle控制代碼。
註冊協議特徵：NdisRegisterProtocol函式，輸入引數是協議特徵、NDIS包裝控制代碼等，獲得關聯協議的NDIS_HANDLE型別控制代碼（ProtHandle）。
關聯兩個介面：NdisIMAssociateMiniport函式，輸入引數是DriverHandle、ProtHandle兩控制代碼，這樣小埠層和協議層，在一個不透明體中進行了關聯。
注：中間層驅動本身就是集小埠驅動、協議驅動於一體的一個混合體驅動。
2）動態繫結NIC裝置
繫結過程是由PNP管理器發起，當PNP管理器發現系統中有可用的NIC裝置時，它最終會找到所有註冊過的中間層驅動。依次呼叫它們的AddDevice函式。
注：驅動的AddDevice函式都是被NDIS庫中函式託管的。
繫結的過程中會呼叫PtBindAdapter函式，在其函式內實現了協議驅動對小埠的繫結。PtBindAdapter函式呼叫NdisAllocatepacketPoolEx函式分配用於傳送和接受資料包的緩衝池；呼叫NDISOpenAdapter函式繫結下層的NIC，本質是在NDIS的核心物件中，建立起中間層驅動和下層被繫結驅動之間的註冊函式的呼叫關係；呼叫NdisIMInitializeDeviceInstanceEx函式，在這個函式內部，呼叫中間層驅動程式的MpInitialize函式來初始化驅動的虛擬NIC。
3）小埠的初始化（MpInitialize）
通過傳入的DriverHandle控制代碼引數，驅動可以很方便地找到兩個特徵結構中的函式介面。
呼叫NdisMSetAttributesEx函式設定介面卡上下文，其第三個引數必須設定屬性值：
NDIS_ATTRIBUTE_IGNORE_PACKET_TIMEOUT ：不對未決包進行超時處理。
NDIS_ATTRIBUTE_IGNORE_REQUEST_TIMEOUT：不對驅動程式維持的隊 列中的查詢和設定命令進行超時處理
NDIS_ATTRIBUTE_INTERMEDIATE_DRIVER：告訴NDIS這是一箇中間層驅動
呼叫PtRegisterDevice函式，生成一個控制裝置物件，並設定其派遣函式。
4）中間層傳送資料包
中間層驅動要傳送網路資料包，最終都必須呼叫NDISSend/NDISSendPacket/NDISCoSendPackets這個系列的函式。以NDISSend為例，NdisSend在內部通過協議驅動的繫結控制代碼，找到所繫結的中間層驅動，並找到中間層驅動的MpSend/MpSendPackets函式呼叫。
因此可以在MpSend/MpSendPackets中對傳送的資料包直接進行處理。
（包描述符進行重利用或重申請）
MpSend返回值是NDIS_STATUS_PENDING,則表示傳送資料包的非同步完成。那麼久不能再對包描述符做任何操作了，因為已經對它失去了控制權，響應的操作應該保留到完成函式PtSendComplete中進行。
5）中間層驅動接受資料包
底層面向無連線的小埠驅動可通過下面兩種方式指示資料包接收。
方式一：小埠驅動呼叫過濾無關的NdisMindicateReceivePacket函式，向上層驅動傳遞資料包描述符指標。當上層驅動處理完畢後，將向NIC驅動程式返回那些包描述符及其所指向的資源。此方式下，如果中間層驅動提供了PtReceivePacket處理函式，則PtReceivePacket函式被呼叫；否則PtReceive函式被呼叫。
方式二：小埠驅動呼叫過濾相關的NdisMXxxindicateReceivePacket函式,傳遞包頭及資料緩衝區指標和緩衝區大小。此方式下，PtReceive函式被呼叫。
因此可以在PtReceive/PtReceivePacket中對接受的資料包直接進行處理。
上層驅動收到網路包接收通知後，會在合適的時候呼叫NdisTransferData函式來要求底層驅動將完整的包資料傳送給它。我們會在MpTransferData函式中得到上層的這個請求；但因為我們沒有完整的報資料，所以應該在這個函式中繼續把請求往底層傳遞。底層驅動如果立刻返回包資料。那麼我們在MpTransferData中即能立刻截獲到；否則在MpTransferData的非同步完成函式PtTransferDataComplete中才能截獲到完整的包內容。
因此可以在MpTransferData、PtTransferDataComplete中對資料包進行處理。
6）中間層驅動程式查詢和設定
查詢和設定，是小埠特徵回撥中兩個重要的介面：一個用來處理OID查詢請求，一個用來處理OID設定請求。Passthru中分別對應的是MPQueryInformation和MPSetInformation.
綜上，可以在MpSend/MpSendPackets，PtReceive/PtReceivePacket，MpTransferData、PtTransferDataComplete中對資料包進行處理。
5、NDIS包描述符
呼叫NdisQueryPacket函式，可以找到第一個Ndis_Buffer，然後通過NdisGetNextBuffer函式，來獲得後續的NDIS_BUFFER。
呼叫NdisQueryBufferSafe函式，可以取得Ndis_Buffer中儲存緩衝區的虛擬地址。
呼叫NdisMoveMemory函式，可以將各NDIS_BUFFER內容拷貝到指定的儲存區。
十一、安裝驅動
1、將netsf.inf、netsf_m.inf、Passthru.sys放在同一目錄下。
2、安裝
(1) 開啟“網路和共享中心”。
(2) 右擊“本地連線”或“無線網路”，選擇“屬性”。
(3) 在彈出的“本地連線 屬性”對話方塊中選中“常規”屬性頁，點選“安裝”按鈕。
(4) 在彈出的“選擇網路元件型別”對話方塊中選中“服務”，然後點選“新增”按鈕。
(5) 在彈出的“選擇網路服務”對話方塊中點選“從磁碟安裝”按鈕。
(6) 在彈出的“從磁碟安裝”對話方塊中點選“瀏覽...”按鈕。“netsf.inf”檔案，點選“開啟”按鈕，確定。
(7) 在彈出的“選擇網路服務”對話方塊中選中“Passthru”，點選“確定”按鈕。
(8) 在安裝過程中對彈出的數字簽名對話方塊都要點選“確認”按鈕。
(9) 安裝完成後，“Passthru”就出現在了元件列表中。
十二、 其他
first.c
/// /// @file first.c /// @author crazy_chu /// @date2008-11-1 /// #include <ntddk.h> // 提供一個Unload函式只是為了 VOID DriverUnload(PDRIVER_OBJECT driver) { // 但是實際上我們什麼都不做，只打印一句話: DbgPrint("first: Our driver is unloading…\r\n"); } // DriverEntry，入口函式。相當於main。 NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT driver, PUNICODE_STRING reg_path) { #if DBG // _asm int 3 #endif // 這是我們的核心模組的入口，可以在這裡寫入我們想寫的東西。 // 我在這裡列印一句話。因為”Hello,world” 常常被高手恥笑，所以 // 我們列印一點別的。 DbgPrint("first: Hello, my salary!"); // 設定一個解除安裝函式便於這個函式能退出。 driver->DriverUnload = DriverUnload; return STATUS_SUCCESS; }View Code
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sources
TARGETNAME=first TARGETTYPE=DRIVER SOURCES=first.c TARGETPATH=objView Code