Windows内核编程电子书

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内容简介

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推荐序

前言

本书的作者和贡献者

特别致谢

第1篇　基础篇

第1章　内核编程环境

1.1　下载开发编译环境

1.1.1　编译环境介绍

1.1.2　下载Visual Studio与WDK

1.2　编写第一个C文件

1.2.1　通过Visual Studio新建工程

1.2.2　内核入口函数

1.2.3　编写入口函数体

1.3　编译第一个驱动

1.3.1　通过Visual Studio编译

1.3.2　通过WDK直接编译

第2章　内核驱动运行与调试

2.1　驱动的运行

2.2　服务的基本操作

2.2.1　打开服务管理器

2.2.2　服务的注册

2.2.3　服务的启动与停止

2.2.4　服务的删除

2.2.5　服务的例子

2.2.6　服务小结

2.3　驱动的调试

2.3.1　基于VS+WDK环境调试

2.3.2　基于Windbg调试

第3章　内核编程基础

3.1　上下文环境

3.2　中断请求级别

3.3　驱动异常

3.4　字符串操作

3.5　链表

3.5.1　头节点初始化

3.5.2　节点插入

3.5.3　链表遍历

3.5.4　节点移除

3.6　自旋锁

3.6.1　使用自旋锁

3.6.2　在双向链表中使用自旋锁

3.6.3　使用队列自旋锁提高性能

3.7　内存分配

3.7.1　常规内存分配

3.7.2　旁视列表

3.8　对象与句柄

3.9　注册表

3.9.1　注册表的打开与关闭

3.9.2　注册表的修改

3.9.3　注册表的读取

3.10　文件操作

3.10.1　文件的打开与关闭

3.10.2　文件的读写

3.11　线程与事件

3.11.1　使用系统线程

3.11.2　使用同步事件

第4章　应用与内核通信

4.1　内核方面的编程

4.1.1　生成控制设备

4.1.2　控制设备的名字和符号链接

4.1.3　控制设备的删除

4.1.4　分发函数

4.1.5　请求的处理

4.2　应用方面的编程

4.2.1　基本的功能需求

4.2.2　在应用程序中打开与关闭设备

4.2.3　设备控制请求

4.2.4　内核中的对应处理

4.2.5　结合测试的效果

第5章　64位和32位内核开发差异

5.1　64位系统新增机制

5.1.1　WOW64子系统

5.1.2　PatchGuard技术

5.1.3　64位驱动的编译、安装与运行

5.2　编程差异

5.2.1　汇编嵌入变化

5.2.2　预处理与条件编译

5.2.3　数据结构调整

第6章　内核编程技巧

6.1　初始化赋值问题

6.2　有效性判断

6.3　一次性申请

6.4　独立性与最小化原则

6.5　嵌套陷阱

6.6　稳定性处理

6.6.1　事前处理

6.6.2　事中处理

6.6.3　事后处理

第2篇　过滤篇

第7章　串口的过滤

7.1　过滤的概念

7.1.1　设备绑定的内核API之一

7.1.2　设备绑定的内核API之二

7.1.3　生成过滤设备并绑定

7.1.4　从名字获得设备对象

7.1.5　绑定所有串口

7.2　获得实际数据

7.2.1　请求的区分

7.2.2　请求的结局

7.2.3　写请求的数据

7.3　完整的代码

7.3.1　完整的分发函数

7.3.2　如何动态卸载

7.3.3　代码的编译与运行

第8章　键盘的过滤

8.1　技术原理

8.1.1　预备知识

8.1.2　Windows中从击键到内核

8.1.3　键盘硬件原理

8.2　键盘过滤的框架

8.2.1　找到所有的键盘设备

8.2.2　应用设备扩展

8.2.3　键盘过滤模块的DriverEntry

8.2.4　键盘过滤模块的动态卸载

8.3　键盘过滤的请求处理

8.3.1　通常的处理

8.3.2　PNP的处理

8.3.3　读的处理

8.3.4　读完成的处理

8.4　从请求中打印出按键信息

8.4.1　从缓冲区中获得KEYBOARD_INPUT_DATA

8.4.2　从KEYBOARD_INPUT_DATA中得到键

8.4.3　从MakeCode到实际字符

8.5　Hook分发函数

8.5.1　获得类驱动对象

8.5.2　修改类驱动的分发函数指针

8.5.3　类驱动之下的端口驱动

8.5.4　端口驱动和类驱动之间的协作机制

8.5.5　找到关键的回调函数的条件

8.5.6　定义常数和数据结构

8.5.7　打开两种键盘端口驱动寻找设备

8.5.8　搜索在KbdClass类驱动中的地址

8.6　Hook键盘中断反过滤

8.6.1　中断：IRQ和INT

8.6.2　如何修改IDT

8.6.3　替换IDT中的跳转地址

8.6.4　QQ的PS/2反过滤措施

8.7　直接用端口操作键盘

8.7.1　读取键盘数据和命令端口

8.7.2　p2cUserFilter的最终实现

第9章　磁盘的虚拟

9.1　虚拟的磁盘

9.2　一个具体的例子

9.3　入口函数

9.3.1　入口函数的定义

9.3.2　Ramdisk驱动的入口函数

9.4　EvtDriverDeviceAdd函数

9.4.1　EvtDriverDeviceAdd的定义

9.4.2　局部变量的声明

9.4.3　磁盘设备的创建

9.4.4　如何处理发往设备的请求

9.4.5　用户配置的初始化

9.4.6　链接给应用程序

9.5　FAT12/16磁盘卷初始化

9.5.1　磁盘卷结构简介

9.5.2　Ramdisk对磁盘的初始化

9.6　驱动中的请求处理

9.6.1　请求的处理

9.6.2　读/写请求

9.6.3　DeviceIoControl请求

9.7　Ramdisk的编译和安装

9.7.1　编译

9.7.2　安装

9.7.3　对安装的深入探究

第10章　磁盘的过滤

10.1　磁盘过滤驱动的概念

10.1.1　设备过滤和类过滤

10.1.2　磁盘设备和磁盘卷设备过滤驱动

10.1.3　注册表和磁盘卷设备过滤驱动

10.2　具有还原功能的磁盘卷过滤驱动

10.2.1　简介

10.2.2　基本思想

10.3　驱动分析

10.3.1　DriverEntry函数

10.3.2　AddDevice函数

10.3.3　PnP请求的处理

10.3.4　Power请求的处理

10.3.5　DeviceIoControl请求的处理

10.3.6　bitmap的作用和分析

10.3.7　boot驱动完成回调函数和稀疏文件

10.3.8　读/写请求的处理

第11章　文件系统的过滤与监控

11.1　文件系统的设备对象

11.1.1　控制设备与卷设备

11.1.2　生成自己的一个控制设备

11.2　文件系统的分发函数

11.2.1　普通的分发函数

11.2.2　文件过滤的快速IO分发函数

11.2.3　快速IO分发函数的一个实现

11.2.4　快速IO分发函数逐个简介

11.3　设备的绑定前期工作

11.3.1　动态地选择绑定函数

11.3.2　注册文件系统变动回调

11.3.3　文件系统变动回调的一个实现

11.3.4　文件系统识别器

11.4　文件系统控制设备的绑定

11.4.1　生成文件系统控制设备的过滤设备

11.4.2　绑定文件系统控制设备

11.4.3　利用文件系统控制请求

11.5　文件系统卷设备的绑定

11.5.1　从IRP中获得VPB指针

11.5.2　设置完成函数并等待IRP完成

11.5.3　卷挂载IRP完成后的工作

11.5.4　完成函数的相应实现

11.5.5　绑定卷的实现

11.6　读/写操作的过滤

11.6.1　设置一个读处理函数

11.6.2　设备对象的区分处理

11.6.3　解析读请求中的文件信息

11.6.4　读请求的完成

11.7　其他操作的过滤

11.7.1　文件对象的生存周期

11.7.2　文件的打开与关闭

11.7.3　文件的删除

11.8　路径过滤的实现

11.8.1　取得文件路径的三种情况

11.8.2　打开成功后获取路径

11.8.3　在其他时刻获得文件路径

11.8.4　在打开请求完成之前获得路径名

11.8.5　把短名转换为长名

11.9　把sfilter编译成静态库

11.9.1　如何方便地使用sfilter

11.9.2　初始化回调、卸载回调和绑定回调

11.9.3　绑定与回调

11.9.4　插入请求回调

11.9.5　如何利用sfilter.lib

第12章　文件系统透明加密

12.1　文件透明加密的应用

12.1.1　防止企业信息泄密

12.1.2　文件透明加密防止企业信息泄密

12.1.3　文件透明加密软件的例子

12.2　区分进程

12.2.1　机密进程与普通进程

12.2.2　找到进程名字的位置

12.2.3　得到当前进程的名字

12.3　内存映射与文件缓冲

12.3.1　记事本的内存映射文件

12.3.2　Windows的文件缓冲

12.3.3　文件缓冲：明文还是密文的选择

12.3.4　清除文件缓冲

12.4　加密标识

12.4.1　保存在文件外、文件头还是文件尾

12.4.2　隐藏文件头的大小

12.4.3　隐藏文件头的设置偏移

12.4.4　隐藏文件头的读/写偏移

12.5　文件加密表

12.5.1　何时进行加密操作

12.5.2　文件控制块与文件对象

12.5.3　文件加密表的数据结构与初始化

12.5.4　文件加密表的操作：查询

12.5.5　文件加密表的操作：添加

12.5.6　文件加密表的操作：删除

12.6　文件打开处理

12.6.1　直接发送IRP进行查询与设置操作

12.6.2　直接发送IRP进行读/写操作

12.6.3　文件的非重入打开

12.6.4　文件的打开预处理

12.7　读/写加密和解密

12.7.1　在读取时进行解密

12.7.2　分配与释放MDL

12.7.3　写请求加密

12.8　crypt_file的组装

12.8.1　crypt_file的初始化

12.8.2　crypt_file的IRP预处理

12.8.3　crypt_file的IRP后处理

第13章　文件系统微过滤驱动

13.1　文件系统微过滤驱动简介

13.1.1　文件系统微过滤驱动的由来

13.1.2　Minifilter的优点与不足

13.2　Minifilter的编程框架

13.2.1　微文件系统过滤的注册

13.2.2　微过滤器的数据结构

13.2.3　卸载回调函数

13.2.4　预操作回调函数

13.2.5　后操作回调函数

13.2.6　其他回调函数

13.3　Minifilter如何与应用程序通信

13.3.1　建立通信端口的方法

13.3.2　在用户态通过DLL使用通信端口的范例

13.4　Minifilter的安装与加载

13.4.1　安装Minifilter的INF文件

13.4.2　启动安装完成的Minifilter

第14章　网络传输层过滤

14.1　TDI概要

14.1.1　为何选择TDI

14.1.2　从socket到Windows内核

14.1.3　TDI过滤的代码例子

14.2　TDI的过滤框架

14.2.1　绑定TDI的设备

14.2.2　唯一的分发函数

14.2.3　过滤框架的实现

14.2.4　主要过滤的请求类型

14.3　生成请求：获取地址

14.3.1　过滤生成请求

14.3.2　准备解析IP地址与端口

14.3.3　获取生成的IP地址和端口

14.3.4　连接终端的生成与相关信息的保存

14.4　控制请求

14.4.1　TDI_ASSOCIATE_ADDRESS的过滤

14.4.2　TDI_CONNECT的过滤

14.4.3　其他的次功能号

14.4.4　设置事件的过滤

14.4.5　TDI_EVENT_CONNECT类型的设置事件的过滤

14.4.6　直接获取发送函数的过滤

14.4.7　清理请求的过滤

14.5　本书例子tdifw.lib的应用

14.5.1　tdifw库的回调接口

14.5.2　tdifw库的使用例子

第15章　Windows过滤平台

15.1　WFP简介

15.2　WFP框架

15.3　基本对象模型

15.3.1　过滤引擎

15.3.2　垫片

15.3.3　呼出接口

15.3.4　分层

15.3.5　子层

15.3.6　过滤器

15.3.7　呼出接口回调函数

15.4　WFP操作

15.4.1　呼出接口的注册与卸载

15.4.2　呼出接口的添加与移除

15.4.3　子层的添加与移除

15.4.4　过滤器的添加

15.5　WFP过滤例子

第16章　NDIS协议驱动

16.1　以太网包和网络驱动架构

16.1.1　以太网包和协议驱动

16.1.2　NDIS网络驱动

16.2　协议驱动的DriverEntry

16.2.1　生成控制设备

16.2.2　注册协议

16.3　协议与网卡的绑定

16.3.1　协议与网卡的绑定概念

16.3.2　绑定回调处理的实现

16.3.3　协议绑定网卡的API

16.3.4　解决绑定竞争问题

16.3.5　分配接收和发送的包池与缓冲池

16.3.6　OID请求的发送和请求完成回调

16.3.7　ndisprotCreateBinding的最终实现

16.4　绑定的解除

16.4.1　解除绑定使用的API

16.4.2　ndisprotShutdownBinding的实现

16.5　在用户态操作协议驱动

16.5.1　协议的收包与发包

16.5.2　在用户态编程打开设备

16.5.3　用DeviceIoControl发送控制请求

16.5.4　用WriteFile发送数据包

16.5.5　用ReadFile发送数据包

16.6　在内核态完成功能的实现

16.6.1　请求的分发与实现

16.6.2　等待设备绑定完成与指定设备名

16.6.3　指派设备的完成

16.6.4　处理读请求

16.6.5　处理写请求

16.7　协议驱动的接收回调

16.7.1　和接收包有关的回调函数

16.7.2　ReceiveHandler的实现

16.7.3　TransferDataCompleteHandler的实现

16.7.4　ReceivePacketHandler的实现

16.7.5　接收数据包的入队

16.7.6　接收数据包的出队和读请求的完成

第17章　NDIS小端口驱动

17.1　小端口驱动的应用与概述

17.1.1　小端口驱动的应用

17.1.2　小端口驱动示例

17.1.3　小端口驱动的运作与编程概述

17.2　小端口驱动的初始化

17.2.1　小端口驱动的DriverEntry

17.2.2　小端口驱动的适配器结构

17.2.3　配置信息的读取

17.2.4　设置小端口适配器上下文

17.2.5　MPInitialize的实现

17.2.6　MPHalt的实现

17.3　打开ndisprot设备

17.3.1　IO目标

17.3.2　给IO目标发送DeviceIoControl请求

17.3.3　打开ndisprot接口并完成配置设备

17.4　使用ndisprot发送包

17.4.1　小端口驱动的发包接口

17.4.2　发送控制块（TCB）

17.4.3　遍历包组并填写TCB

17.4.4　写请求的构建与发送

17.5　使用ndisprot接收包

17.5.1　提交数据包的内核API

17.5.2　从接收控制块（RCB）提交包

17.5.3　对ndisprot读请求的完成函数

17.5.4　读请求的发送

17.5.5　用于读包的WDF工作任务

17.5.6　ndisedge读工作任务的生成与入列

17.6　其他的特征回调函数的实现

17.6.1　包的归还

17.6.2　OID查询处理的直接完成

17.6.3　OID设置处理

第18章　NDIS中间层驱动

18.1　NDIS中间层驱动概述

18.1.1　Windows网络架构总结

18.1.2　NDIS中间层驱动简介

18.1.3　NDIS中间层驱动的应用

18.1.4　NDIS包描述符结构深究

18.2　中间层驱动的入口与绑定

18.2.1　中间层驱动的入口函数

18.2.2　动态绑定NIC设备

18.2.3　小端口初始化（MpInitialize）

18.3　中间层驱动发送数据包

18.3.1　发送数据包原理

18.3.2　包描述符“重利用”

18.3.3　包描述符“重申请”

18.3.4　发送数据包的异步完成

18.4　中间层驱动接收数据包

18.4.1　接收数据包概述

18.4.2　用PtReceive接收数据包

18.4.3　用PtReceivePacket接收

18.4.4　对包进行过滤

18.5　中间层驱动程序查询和设置

18.5.1　查询请求的处理

18.5.2　设置请求的处理

18.6　NDIS句柄

18.6.1　不可见的结构指针

18.6.2　常见的NDIS句柄

18.6.3　NDIS句柄误用问题

18.6.4　一种解决方案

18.7　生成普通控制设备

18.7.1　在中间层驱动中添加普通设备

18.7.2　使用传统方法来生成控制设备

第3篇　应用篇

第19章　IA-32汇编基础

19.1　x86内存、寄存器与堆栈

19.1.1　_asm关键字

19.1.2　x86中的mov指令

19.1.3　x86中的寄存器与内存

19.1.4　赋值语句的实现

19.2　x86中函数的实现

19.2.1　一个函数的例子

19.2.2　堆栈的介绍

19.2.3　寄存器的备份和恢复

19.2.4　内部变量与返回值

19.3　x86中函数的调用与返回

19.3.1　函数的调用指令call

19.3.2　通过堆栈传递参数

19.3.3　从函数返回

19.3.4　三种常见的调用协议

19.4　从32位汇编到64位汇编

19.4.1　Intel 64与IA-32体系架构简介

19.4.2　64位指令与32位指令

19.4.3　通用寄存器

19.5　64位下的函数实现

19.5.1　函数概览

19.5.2　32位参数的传递

19.5.3　64位参数与返回值

19.5.4　栈空间的开辟与恢复

第20章　Windows内核挂钩

20.1　系统服务描述符表挂钩

20.1.1　系统服务描述符表（SSDT）

20.1.2　系统服务描述符表挂钩的意图

20.1.3　寻找要挂钩的函数的地址

20.1.4　函数被挂钩的过程

20.1.5　具体实现的代码

20.2　函数导出表挂钩

20.2.1　内核函数的种类

20.2.2　挂钩IoCallDriver

20.2.3　对跳转地址进行修改

20.3　Windows 7系统下IofCallDriver的跟踪

20.4　Windows 7系统下内联挂钩

20.4.1　写入跳转指令并拷贝代码

20.4.2　实现中继函数

20.5　中断与中断挂钩

20.5.1　IA-32体系结构中的中断

20.5.2　中断处理过程

20.5.3　64位模式下的中断处理机制

20.5.4　多核下的中断

20.5.5　Windows中断机制

20.5.6　IDT Hook

20.5.7　IDT Hook实现安全防护

第21章　Windows通知与回调

21.1　Windows的事件通知与回调

21.2　常用的事件通知

21.2.1　创建进程通知

21.2.2　创建线程通知

21.2.3　加载模块通知

21.2.4　注册表操作通知

21.3　Windows回调机制

21.3.1　回调对象

21.3.2　回调对象的创建

21.3.3　回调对象的注册

21.3.4　回调的通告

21.4　安全的死角，回调的应用

第22章　保护进程

22.1　内核对象简介

22.2　内核对象的结构

22.3　保护内核对象

22.3.1　处理对象的打开

22.3.2　处理句柄的复制

22.3.3　处理句柄的继承

22.4　进程的保护

22.4.1　保护原理

22.4.2　Vista以后的进程对象保护

22.4.3　进程的其他保护

第23章　代码注入与防注入

23.1　注入与防注入简介

23.2　常用的注入方式

23.3　主动注入

23.3.1　AppInit注入

23.3.2　SPI注入

23.3.3　消息事件注入

23.3.4　其他注入

23.4　被动注入

23.4.1　远线程注入

23.4.2　APC注入

23.4.3　父子进程注入

23.5　防注入

23.5.1　防止主动注入

23.5.2　防止被动注入

23.6　总结

附录A　如何使用本书的源码

附录B　练习题

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