windows内核安全与驱动开发

windows内核安全与驱动开发是一本Windows客户端安全软件开发指导书籍，由谭文，陈铭霖编著，全书主要讲解的是Windows客户端安全软件开发相关的驱动程序开发，书中的程序使用环境从32位到64位，从Windows XP到Windows 8都有涉及，大部分程序不经过修改即可在Windows 10上运行。同时本书也深入浅出地介绍了进行内核安全编程所需要的操作系统、汇编等基础知识，适用于计算机安全软件从业人员、计算机相关专业院校学生以及有一定C语言和操作系统基础知识的编程爱好者阅读。

内容简介

windows内核安全与驱动开发共分三篇，基础篇囊括了驱动开发的基础知识，降低了入门的难度；开发篇介绍了在实际工作中可能遇到的各种开发需求的技术实现，包括：串口的过滤、键盘的过滤、磁盘的虚拟、磁盘的过滤、文件系统的过滤与监控、文件系统透明加密、文件系统微过滤驱动、网络传输层过滤、Windows过滤平台、NDIS协议驱动、NDIS小端口驱动、NDIS中间层驱动、IA-32汇编基础、IA-32体系中的内存地址、处理器权限级别切换、IA-32体系结构中的中断和Windows内核挂钩；高级篇包含了汇编语言、操作系统原理、处理器体系架构相关的内容。

作者简介

谭文，毕业于西安交通大学。2002-2005：杭州核新软件技术有限公司，虚拟磁盘与防火墙项目组。2005-2008：日电卓越软件（北京）有限公司上海分公司，信息安全课。2008-今：英特尔亚太研发有限公司，动态指令转换（BTPI）项目组。

Windows内核安全与驱动开发章节目录

第1章 内核上机指导2
1．1 下载和使用WDK2
1．1．1 下载并安装WDK2
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WinDbg9
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first13
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 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_ENTRY41
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_ATTRIBUTES47
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
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DriverEntry117
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_DATA123
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INT136
8．6．2 如何修改IDT136
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sfilter243
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．lib249
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MDL286
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Minifilter316
第14章 网络传输层过滤317
14．1 TDI概要317
14．1．1 为何选择TDI317
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DriverEntry372
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API378
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API390
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DriverEntry429
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TCB446
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API451
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call521
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 Intel 64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 Hook596
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IoCallDriver610
23．2．3 对跳转地址进行修改611
23．3 Windows 7系统下IofCallDriver的跟踪612
23．4 Windows 7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
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

使用说明

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