Windows内核安全与驱动开发PDF电子书下载

基础篇 2

第1章 内核上机指导 2

1.1 下载和使用WDK 2

1.1.1 下载并安装WDK 2

1.1.2 编写第一个C文件 4

1.1.3 编译一个工程 5

1.2 安装与运行 6

1.2.1 下载一个安装工具 6

1.2.2 运行与查看输出信息 7

1.2.3 在虚拟机中运行 8

1.3 调试内核模块 9

1.3.1 下载和安装WinDbg 9

1.3.2 设置Windows XP调试执行 9

1.3.3 设置Vista调试执行 10

1.3.4 设置VMware的管道虚拟串口 11

1.3.5 设置Windows内核符号表 12

1.3.6 实战调试first 13

第2章 内核编程环境及其特殊性 16

2.1 内核编程的环境 16

2.1.1 隔离的应用程序 16

2.1.2 共享的内核空间 17

2.1.3 无处不在的内核模块 18

2.2 数据类型 19

2.2.1 基本数据类型 19

2.2.2 返回状态 19

2.2.3 字符串 20

2.3 重要的数据结构 21

2.3.1 驱动对象 21

2.3.2 设备对象 22

2.3.3 请求 24

2.4 函数调用 25

2.4.1 查阅帮助 25

2.4.2 帮助中有的几类函数 26

2.4.3 帮助中没有的函数 28

2.5 Windows的驱动开发模型 29

2.6 WDK编程中的特殊点 30

2.6.1 内核编程的主要调用源 30

2.6.2 函数的多线程安全性 30

2.6.3 代码的中断级 32

2.6.4 WDK中出现的特殊代码 32

第3章 字符串与链表 35

3.1 字符串操作 35

3.1.1 使用字符串结构 35

3.1.2 字符串的初始化 36

3.1.3 字符串的拷贝 37

3.1.4 字符串的连接 38

3.1.5 字符串的打印 38

3.2 内存与链表 40

3.2.1 内存的分配与释放 40

3.2.2 使用LIST＿ENTRY 41

3.2.3 使用长长整型数据 43

3.3 自旋锁 44

3.3.1 使用自旋锁 44

3.3.2 在双向链表中使用自旋锁 45

3.3.3 使用队列自旋锁提高性能 46

第4章 文件、注册表、线程 47

4.1 文件操作 47

4.1.1 使用OBJECT＿ATTRIBUTES 47

4.1.2 打开和关闭文件 48

4.1.3 文件读/写操作 51

4.2 注册表操作 53

4.2.1 注册表键的打开 53

4.2.2 注册表键值的读 55

4.2.3 注册表键值的写 57

4.3 时间与定时器 58

4.3.1 获得当前“滴答”数 58

4.3.2 获得当前系统时间 58

4.3.3 使用定时器 59

4.4 线程与事件 62

4.4.1 使用系统线程 62

4.4.2 在线程中睡眠 63

4.4.3 使用同步事件 64

第5章 应用与内核通信 67

5.1 内核方面的编程 68

5.1.1 生成控制设备 68

5.1.2 控制设备的名字和符号链接 70

5.1.3 控制设备的删除 71

5.1.4 分发函数 72

5.1.5 请求的处理 73

5.2 应用方面的编程 74

5.2.1 基本的功能需求 74

5.2.2 在应用程序中打开与关闭设备 75

5.2.3 设备控制请求 75

5.2.4 内核中的对应处理 77

5.2.5 结合测试的效果 79

5.3 阻塞、等待与安全设计 80

5.3.1 驱动主动通知应用 80

5.3.2 通信接口的测试 81

5.3.3 内核中的缓冲区链表结构 83

5.3.4 输入：内核中的请求处理中的安全检查 84

5.3.5 输出处理与卸载清理 85

第6章 64位和32位内核开发差异 88

6.1 64位系统新增机制 88

6.1.1 WOW64子系统 88

6.1.2 PatchGuard技术 91

6.1.3 64位驱动的编译、安装与运行 91

6.2 编程差异 92

6.2.1 汇编嵌入变化 92

6.2.2 预处理与条件编译 93

6.2.3 数据结构调整 93

开发篇 96

第7章 串口的过滤 96

7.1 过滤的概念 96

7.1.1 设备绑定的内核API之一 97

7.1.2 设备绑定的内核API之二 98

7.1.3 生成过滤设备并绑定 98

7.1.4 从名字获得设备对象 100

7.1.5 绑定所有串口 101

7.2 获得实际数据 102

7.2.1 请求的区分 102

7.2.2 请求的结局 103

7.2.3 写请求的数据 104

7.3 完整的代码 105

7.3.1 完整的分发函数 105

7.3.2 如何动态卸载 106

7.3.3 代码的编译与运行 107

第8章 键盘的过滤 109

8.1 技术原理 110

8.1.1 预备知识 110

8.1.2 Windows中从击键到内核 110

8.1.3 键盘硬件原理 112

8.2 键盘过滤的框架 112

8.2.1 找到所有的键盘设备 112

8.2.2 应用设备扩展 115

8.2.3 键盘过滤模块的DriverEntry 117

8.2.4 键盘过滤模块的动态卸载 117

8.3 键盘过滤的请求处理 119

8.3.1 通常的处理 119

8.3.2 PNP的处理 120

8.3.3 读的处理 121

8.3.4 读完成的处理 122

8.4 从请求中打印出按键信息 123

8.4.1 从缓冲区中获得 KEYBOARD＿INPUT＿DATA 123

8.4.2 从KEYBOARD＿INPUT＿DATA中得到键 124

8.4.3 从MakeCode到实际字符 124

8.5 Hook分发函数 126

8.5.1 获得类驱动对象 126

8.5.2 修改类驱动的分发函数指针 127

8.5.3 类驱动之下的端口驱动 128

8.5.4 端口驱动和类驱动之间的协作机制 129

8.5.5 找到关键的回调函数的条件 129

8.5.6 定义常数和数据结构 130

8.5.7 打开两种键盘端口驱动寻找设备 131

8.5.8 搜索在KbdClass类驱动中的地址 133

8.6 Hook键盘中断反过滤 135

8.6.1 中断：IRQ和INT 136

8.6.2 如何修改IDT 136

8.6.3 替换IDT中的跳转地址 137

8.6.4 QQ的PS/2反过滤措施 139

8.7 直接用端口操作键盘 139

8.7.1 读取键盘数据和命令端口 139

8.7.2 p2cUserFilter的最终实现 140

第9章 磁盘的虚拟 143

9.1 虚拟的磁盘 143

9.2 一个具体的例子 143

9.3 入口函数 144

9.3.1 入口函数的定义 144

9.3.2 Ramdisk驱动的入口函数 145

9.4 EvtDriverDeviceAdd函数 146

9.4.1 EvtDriverDeviceAdd的定义 146

9.4.2 局部变量的声明 146

9.4.3 磁盘设备的创建 147

9.4.4 如何处理发往设备的请求 148

9.4.5 用户配置的初始化 149

9.4.6 链接给应用程序 151

9.4.7 小结 152

9.5 FAT12/16磁盘卷初始化 152

9.5.1 磁盘卷结构简介 152

9.5.2 Ramdisk对磁盘的初始化 154

9.6 驱动中的请求处理 160

9.6.1 请求的处理 160

9.6.2 读/写请求 160

9.6.3 DeviceIoControl请求 162

9.7 Ramdisk的编译和安装 164

9.7.1 编译 164

9.7.2 安装 164

9.7.3 对安装的深入探究 165

第10章 磁盘的过滤 167

10.1 磁盘过滤驱动的概念 167

10.1.1 设备过滤和类过滤 167

10.1.2 磁盘设备和磁盘卷设备过滤驱动 167

10.1.3 注册表和磁盘卷设备过滤驱动 168

10.2 具有还原功能的磁盘卷过滤驱动 168

10.2.1 简介 168

10.2.2 基本思想 169

10.3 驱动分析 169

10.3.1 DriverEntry函数 169

10.3.2 AddDevice函数 170

10.3.3 PnP请求的处理 174

10.3.4 Power请求的处理 178

10.3.5 DeviceIoControl请求的处理 178

10.3.6 bitmap的作用和分析 182

10.3.7 boot驱动完成回调函数和稀疏文件 187

10.3.8 读/写请求的处理 190

第11章 文件系统的过滤与监控 199

11.1 文件系统的设备对象 200

11.1.1 控制设备与卷设备 200

11.1.2 生成自己的一个控制设备 201

11.2 文件系统的分发函数 202

11.2.1 普通的分发函数 202

11.2.2 文件过滤的快速IO分发函数 203

11.2.3 快速IO分发函数的一个实现 205

11.2.4 快速IO分发函数逐个简介 206

11.3 设备的绑定前期工作 207

11.3.1 动态地选择绑定函数 207

11.3.2 注册文件系统变动回调 208

11.3.3 文件系统变动回调的一个实现 209

11.3.4 文件系统识别器 211

11.4 文件系统控制设备的绑定 212

11.4.1 生成文件系统控制设备的过滤设备 212

11.4.2 绑定文件系统控制设备 213

11.4.3 利用文件系统控制请求 215

11.5 文件系统卷设备的绑定 217

11.5.1 从IRP中获得VPB指针 217

11.5.2 设置完成函数并等待IRP完成 218

11.5.3 卷挂载IRP完成后的工作 221

11.5.4 完成函数的相应实现 223

11.5.5 绑定卷的实现 224

11.6 读/写操作的过滤 226

11.6.1 设置一个读处理函数 226

11.6.2 设备对象的区分处理 227

11.6.3 解析读请求中的文件信息 228

11.6.4 读请求的完成 230

11.7 其他操作的过滤 234

11.7.1 文件对象的生存周期 234

11.7.2 文件的打开与关闭 235

11.7.3 文件的删除 237

11.8 路径过滤的实现 238

11.8.1 取得文件路径的三种情况 238

11.8.2 打开成功后获取路径 238

11.8.3 在其他时刻获得文件路径 240

11.8.4 在打开请求完成之前获得路径名 240

11.8.5 把短名转换为长名 242

11.9 把sfilter编译成静态库 243

11.9.1 如何方便地使用sfilter 243

11.9.2 初始化回调、卸载回调和绑定回调 244

11.9.3 绑定与回调 245

11.9.4 插入请求回调 246

11.9.5 如何利用sfilter．lib 249

第12章 文件系统透明加密 252

12.1 文件透明加密的应用 252

12.1.1 防止企业信息泄密 252

12.1.2 文件透明加密防止企业信息泄密 253

12.1.3 文件透明加密软件的例子 253

12.2 区分进程 254

12.2.1 机密进程与普通进程 254

12.2.2 找到进程名字的位置 255

12.2.3 得到当前进程的名字 256

12.3 内存映射与文件缓冲 257

12.3.1 记事本的内存映射文件 257

12.3.2 Windows的文件缓冲 258

12.3.3 文件缓冲：明文还是密文的选择 259

12.3.4 清除文件缓冲 260

12.4 加密标识 263

12.4.1 保存在文件外、文件头还是文件尾 263

12.4.2 隐藏文件头的大小 264

12.4.3 隐藏文件头的设置偏移 266

12.4.4 隐藏文件头的读/写偏移 267

12.5 文件加密表 267

12.5.1 何时进行加密操作 267

12.5.2 文件控制块与文件对象 268

12.5.3 文件加密表的数据结构与初始化 269

12.5.4 文件加密表的操作：查询 270

12.5.5 文件加密表的操作：添加 271

12.5.6 文件加密表的操作：删除 272

12.6 文件打开处理 273

12.6.1 直接发送IRP进行查询与设置操作 274

12.6.2 直接发送IRP进行读/写操作 276

12.6.3 文件的非重入打开 277

12.6.4 文件的打开预处理 280

12.7 读/写加密和解密 285

12.7.1 在读取时进行解密 285

12.7.2 分配与释放MDI 286

12.7.3 写请求加密 287

12.8 crypt＿file的组装 289

12.8.1 crypt＿file的初始化 289

12.8.2 crypt＿file的IRP预处理 290

12.8.3 crypt＿file的IRP后处理 293

第13章 文件系统微过滤驱动 297

13.1 文件系统微过滤驱动简介 297

13.1.1 文件系统微过滤驱动的由来 297

13.1.2 Minifilter的优点与不足 298

13.2 Minifilter的编程框架 298

13.2.1 微文件系统过滤的注册 299

13.2.2 微过滤器的数据结构 300

13.2.3 卸载回调函数 303

13.2.4 预操作回调函数 303

13.2.5 后操作回调函数 306

13.2.6 其他回调函数 307

13.3 Minifilter如何与应用程序通信 309

13.3.1 建立通信端口的方法 310

13.3.2 在用户态通过DLL使用通信端口的范例 311

13.4 Minifilter的安装与加载 314

13.4.1 安装Minifilter的INF文件 314

13.4.2 启动安装完成的Minifilter 316

第14章 网络传输层过滤 317

14.1 TDI概要 317

14.1.1 为何选择TDI 317

14.1.2 从socket到Windows内核 318

14.1.3 TDI过滤的代码例子 319

14.2 TDI的过滤框架 319

14.2.1 绑定TDI的设备 319

14.2.2 唯一的分发函数 320

14.2.3 过滤框架的实现 322

14.2.4 主要过滤的请求类型 323

14.3 生成请求：获取地址 324

14.3.1 过滤生成请求 324

14.3.2 准备解析IP地址与端口 326

14.3.3 获取生成的IP地址和端口 327

14.3.4 连接终端的生成与相关信息的保存 329

14.4 控制请求 330

14.4.1 TDI＿ASSOCIATE＿ADDRESS的过滤 330

14.4.2 TDI＿CONNECT的过滤 332

14.4.3 其他的次功能号 333

14.4.4 设置事件的过滤 334

14.4.5 TDI＿EVENT＿CONNECT类型的设置事件的过滤 336

14.4.6 直接获取发送函数的过滤 337

14.4.7 清理请求的过滤 339

14.5 本书例子tdifw.lib的应用 341

14.5.1 tdifw库的回调接口 341

14.5.2 tdifw库的使用例子 342

第15章 Windows过滤平台 345

15.1 WFP简介 345

15.2 WFP框架 345

15.3 基本对象模型 347

15.3.1 过滤引擎 347

15.3.2 垫片 347

15.3.3 呼出接口 347

15.3.4 分层 348

15.3.5 子层 349

15.3.6 过滤器 350

15.3.7 呼出接口回调函数 354

15.4 WFP操作 359

15.4.1 呼出接口的注册与卸载 360

15.4.2 呼出接口的添加与移除 360

15.4.3 子层的添加与移除 361

15.4.4 过滤器的添加 362

15.5 WFP过滤例子 362

第16章 NDIS协议驱动 370

16.1 以太网包和网络驱动架构 370

16.1.1 以太网包和协议驱动 370

16.1.2 NDIS网络驱动 371

16.2 协议驱动的DriverEntry 372

16.2.1 生成控制设备 372

16.2.2 注册协议 374

16.3 协议与网卡的绑定 375

16.3.1 协议与网卡的绑定概念 375

16.3.2 绑定回调处理的实现 376

16.3.3 协议绑定网卡的API 378

16.3.4 解决绑定竞争问题 379

16.3.5 分配接收和发送的包池与缓冲池 380

16.3.6 OID请求的发送和请求完成回调 381

16.3.7 ndisprotCreateBinding的最终实现 385

16.4 绑定的解除 390

16.4.1 解除绑定使用的API 390

16.4.2 ndisprotShutdownBinding的实现 392

16.5 在用户态操作协议驱动 395

16.5.1 协议的收包与发包 395

16.5.2 在用户态编程打开设备 396

16.5.3 用DeviceIoControl发送控制请求 397

16.5.4 用WriteFile发送数据包 399

16.5.5 用ReadFile发送数据包 400

16.6 在内核态完成功能的实现 402

16.6.1 请求的分发与实现 402

16.6.2 等待设备绑定完成与指定设备名 402

16.6.3 指派设备的完成 403

16.6.4 处理读请求 406

16.6.5 处理写请求 408

16.7 协议驱动的接收回调 412

16.7.1 和接收包有关的回调函数 412

16.7.2 ReceiveHandler的实现 413

16.7.3 TransferDataCompleteHandler的实现 417

16.7.4 ReceivePacketHandler的实现 418

16.7.5 接收数据包的入队 420

16.7.6 接收数据包的出队和读请求的完成 422

第17章 NDIS小端口驱动 427

17.1 小端口驱动的应用与概述 427

17.1.1 小端口驱动的应用 427

17.1.2 小端口驱动示例 428

17.1.3 小端口驱动的运作与编程概述 429

17.2 小端口驱动的初始化 429

17.2.1 小端口驱动的DriverEntry 429

17.2.2 小端口驱动的适配器结构 431

17.2.3 配置信息的读取 433

17.2.4 设置小端口适配器上下文 433

17.2.5 MPInitialize的实现 434

17.2.6 MPHalt的实现 437

17.3 打开ndisprot设备 438

17.3.1 IO目标 438

17.3.2 给IO目标发送DeviceIoControl请求 439

17.3.3 打开ndisprot接口并完成配置设备 441

17.4 使用ndisprot发送包 443

17.4.1 小端口驱动的发包接口 443

17.4.2 发送控制块（TCB） 444

17.4.3 遍历包组并填写TCB 446

17.4.4 写请求的构建与发送 449

17.5 使用ndisprot接收包 451

17.5.1 提交数据包的内核API 451

17.5.2 从接收控制块（RCB）提交包 452

17.5.3 对ndisprot读请求的完成函数 454

17.5.4 读请求的发送 456

17.5.5 用于读包的WDF工作任务 457

17.5.6 ndisedge读工作任务的生成与入列 459

17.6 其他的特征回调函数的实现 461

17.6.1 包的归还 461

17.6.2 OID查询处理的直接完成 462

17.6.3 OID设置处理 465

第18章 NDIS中间层驱动 467

18.1 NDIS中间层驱动概述 467

18.1.1 Windows网络架构总结 467

18.1.2 NDIS中间层驱动简介 468

18.1.3 NDIS中间层驱动的应用 469

18.1.4 NDIS包描述符结构深究 470

18.2 中间层驱动的入口与绑定 473

18.2.1 中间层驱动的入口函数 473

18.2.2 动态绑定NIC设备 474

18.2.3 小端口初始化（MpInitialize） 475

18.3 中间层驱动发送数据包 477

18.3.1 发送数据包原理 477

18.3.2 包描述符“重利用” 478

18.3.3 包描述符“重申请” 481

18.3.4 发送数据包的异步完成 482

18.4 中间层驱动接收数据包 484

18.4.1 接收数据包概述 484

18.4.2 用PtReceive接收数据包 485

18.4.3 用PtReceivePacket接收 490

18.4.4 对包进行过滤 491

18.5 中间层驱动程序查询和设置 494

18.5.1 查询请求的处理 494

18.5.2 设置请求的处理 496

18.6 NDIS句柄 498

18.6.1 不可见的结构指针 498

18.6.2 常见的NDIS句柄 499

18.6.3 NDIS句柄误用问题 500

18.6.4 一种解决方案 502

18.7 生成普通控制设备 503

18.7.1 在中间层驱动中添加普通设备 503

18.7.2 使用传统方法来生成控制设备 505

第19章 IA-32汇编基础 511

19.1 x86内存、寄存器与堆栈 511

19.1.1 asm关键字 511

19.1.2 x86中的mov指令 512

19.1.3 x86中的寄存器与内存 512

19.1.4 赋值语句的实现 513

19.2 x86中函数的实现 514

19.2.1 一个函数的例子 514

19.2.2 堆栈的介绍 515

19.2.3 寄存器的备份和恢复 516

19.2.4 内部变量与返回值 518

19.3 x86中函数的调用与返回 521

19.3.1 函数的调用指令call 521

19.3.2 通过堆栈传递参数 521

19.3.3 从函数返回 523

19.3.4 三种常见的调用协议 524

19.4 从32位汇编到64位汇编 526

19.4.1 Intel64与IA-32体系架构简介 526

19.4.2 64位指令与32位指令 526

19.4.3 通用寄存器 527

19.5 64位下的函数实现 528

19.5.1 函数概览 528

19.5.2 32位参数的传递 529

19.5.3 64位参数与返回值 530

19.5.4 栈空间的开辟与恢复 531

第20章 IA-32体系中的内存地址 534

20.1 内存的虚拟地址 534

20.1.1 C语言中的内存地址 534

20.1.2 虚拟地址的构成 535

20.1.3 段的选择 536

20.2 全局描述符表和段描述符 538

20.2.1 全局描述符表 538

20.2.2 段类型 539

20.2.3 段寄存器与段选择子 540

20.2.4 64位模式下的段 541

20.3 分段编程实践 542

20.3.1 系统表寄存器的结构 542

20.3.2 在汇编语言中获取全局描述表的位置 543

20.3.3 调试范例：sgdt指令的错误使用 545

20.3.4 在64位下获得全局描述符表 547

20.4 线性地址基础 549

20.4.1 分页控制机制 550

20.4.2 线性地址的转换 551

20.4.3 混合页面大小 552

20.4.4 32位物理地址的页目录和页表项 552

20.5 各种特殊分页方式 555

20.5.1 PAE分页方式 555

20.5.2 PSE-36分页机制 558

20.5.3 IA-32e模式下的线性地址 559

20.6 分页编程实践 562

20.6.1 页目录和页目录指针表的获取 562

20.6.2 页表的获取 564

20.6.3 线性地址的结构 567

第21章 处理器权限级别切换 571

21.1 Ring0和Ring3权限级别 571

21.2 保护模式下的分页内存保护 572

21.3 分页内存不可执行保护 574

21.3.1 不可执行保护原理 574

21.3.2 不可执行保护的漏洞 575

21.3.3 上机实践 577

21.4 权限级别的切换 579

21.4.1 调用门及其漏洞 579

21.4.2 sysenter和sysexit指令 581

21.4.3 上机实践 583

第22章 IA-32体系结构中的中断 585

22.1 中断基础知识 585

22.1.1 中断描述符表 585

22.1.2 中断处理过程 587

22.1.3 64位模式下的中断处理机制 589

22.1.4 多核下的中断 589

22.2 Windows中断机制 593

22.3 中断编程实践 596

22.3.1 IDT Hook 596

22.3.2 巧用IDT Hook实现安全防护 598

第23章 Windows内核挂钩 601

23.1 系统服务描述符表挂钩 602

23.1.1 系统服务描述符表（SSDT） 602

23.1.2 系统服务描述符表挂钩的意图 603

23.1.3 寻找要挂钩的函数的地址 604

23.1.4 函数被挂钩的过程 605

23.1.5 具体实现的代码 606

23.2 函数导出表挂钩 608

23.2.1 内核函数的种类 608

23.2.2 挂钩IoCallDriver 610

23.2.3 对跳转地址进行修改 611

23.3 Windows7系统下IofCallDriver的跟踪 612

23.4 Windows7系统下内联挂钩 615

23.4.1 写入跳转指令并拷贝代码 615

23.4.2 实现中继函数 617

高级篇 620

第24章 Windows通知与回调 620

24.1 Windows的事件通知与回调 620

24.2 常用的事件通知 620

24.2.1 创建进程通知 621

24.2.2 创建线程通知 625

24.2.3 加载模块通知 626

24.2.4 注册表操作通知 629

24.3 Windows回调机制 636

24.3.1 回调对象 636

24.3.2 回调对象的创建 637

24.3.3 回调对象的注册 637

24.3.4 回调的通告 638

24.4 安全的死角，回调的应用 639

第25章 保护进程 640

25.1 内核对象简介 640

25.2 内核对象的结构 641

25.3 保护内核对象 642

25.3.1 处理对象的打开 643

25.3.2 处理句柄的复制 644

25.3.3 处理句柄的继承 646

25.4 进程的保护 652

25.4.1 保护原理 652

25.4.2 Vista以后的进程对象保护 654

25.4.3 进程的其他保护 655

附录A 如何使用本书的源码光盘 656

附录B 练习题 659