написание драйверов для windows

Драйвер — это просто

Многие считают что самому создать драйвер для Windows это что-то на грани фантастики. Но на самом деле это не так. Конечно, разработка драйвера для какого-то навороченного девайса бывает не простой задачей. Но ведь тоже самое можно сказать про создание сложных программ или игр. В разработке простого драйвера нет ничего сложного и я попытаюсь на примерах это показать.

Сперва нам нужно определится в чем мы же будем создавать наш первый драйвер. Поскольку материал ориентирован на новичков, то язык программирования был выбран один из простых, и это не Си или ассемблер, а бейсик. Будем использовать один из диалектов бейсика — PureBasic. Из коробки он не обучен создавать драйверы, но у него удачный набор файлов, используемых для компиляции и небольшое шаманство позволяет добавить эту возможность. Процесс компиляции состоит из нескольких этапов. Если кратко, то он происходит следующим образом: Сначала транслятор «перегоняет» basic-код в ассемблер, который отдается FASM’у (компилятор ассемблера), который создает объектный файл. Далее в дело вступает линкер polink, создающий исполняемый файл. Как компилятор ассемблера, так и линкер могут создавать драйверы и если немного изменить опции компиляции, то получим не исполняемый файл, типа EXE или DLL, а драйвер режима ядра (SYS).

Скачать немного модифицированную бесплатную демо версию PureBasic 4.61 x86 можно на файлопомойке, зеркало.
Если нужно создать драйвер для x64 системы, качайте эту версию, зеркало.

Дистрибутивы имеют небольшие размеры, около 3 МБ каждый. С помощью этой версии можно создавать только драйвера.
Скачиваем, распаковываем и запускаем, кликнув по файлу «PureBasic Portable». При этом запустится IDE и вылезет окошко с сообщением что это демо-версия и списком ограничений. Из него наиболее существенным является ограничение числа строк кода, равное 800, а для создания простых драйверов этого может хватить. Остальные ограничения в нашем случае, не существенны.

Окно IDE с загруженным кодом драйвера показано на скрине.

Компиляция драйвера выполняется через меню «Компилятор» (это если кто не понял).

Теперь определимся что будет делать наш первый драйвер. Обычно при изучении программирования начинают с простых вещей, скажем, выполнения математических операций и вывода результата. Вот пусть наш драйвер делает тоже самое, ведь банальная математика производимая в режиме ядра это очень круто!

Может показаться что это куча бессмысленного кода, но это не так.

У каждого драйвера должна быть точка входа, обычно у нее имя DriverEntry() и выполнена она в виде процедуры или функции. Как видите, в этом драйвере есть такая процедура. Если посмотрите на начало кода, то в первых строках увидите как ей передается управление. В этой процедуре происходит инициализация драйвера. Там же назначается процедура завершения работы драйвера, которая в нашем случае имеет имя UnloadDriver(). Процедуры CreateDispatch() и CloseDispatch() назначаются обработчиками соединения и отсоединения проги из юзермода.
Процедура DeviceIoControl() будет обрабатывать запросы WinAPI функции DeviceIoControl(), являющейся в данном драйвере связью с юзермодом. В конце кода расположена так называемая ДатаСекция (DataSection), в которой находятся имена драйвера, сохраненные в формате юникода (для этого использована одна из фишек ассемблера FASM).

Теперь рассмотрим как драйвер будет взаимодействовать с внешним миром. Это происходит в процедуре DeviceIoControl(). В ней отслеживается одно сообщение, а именно — #IOCTL_MyPlus, которое отправляет юзермодная прога, когда ей нужно сложить два числа в режиме ядра (круто звучит, правда?). Когда такое сообщение получено, то считываем из системного буфера, адрес указателя на структуру со слагаемыми, производим сложение и результат помещаем в системный буфер. Собственно это основная задача нашего первого драйвера.

Видите сколько понадобилось кода для выполнения простейшей математической операции — сложения двух чисел?

А теперь рассмотрим программу, работающую с этим драйвером. Она написана на том же PureBasic.

При старте программы вызывается функция OpenDriver(), которая загружает драйвер. Для упрощения, имя драйвера, имя службы и описание службы заданы одинаковыми — «pbDrPlus». Если загрузка неудачная, то выводится соответствующее сообщение и программа завершает свою работу.

Процедура Plus() осуществляет связь с драйвером. Ей передаются хэндл, доступа к драйверу и слагаемые числа, которые помещаются в структуру и указатель на указатель которой, передается драйверу. Результат сложения чисел будет в переменной «Result».

Далее следует код простейшего GUI калькулятора, скопированного из википедии.

Когда закроют окно, то перед завершением работы программы, закрывается связь с драйвером и производится его деинсталляция из системы.

Результат сложения чисел 8 и 2 на скриншоте.

Исходные коды драйвера и программы, можно найти в папке «Examples», PureBasic на файлопомойке, ссылку на который давал в начале статьи. Там так же найдете примеры драйвера прямого доступа к порам компа и пример работы с памятью ядра.

PS.
Помните, работа в ядре чревата мелкими неожиданностями аля, BSOD (синий экран смерти), поэтому экспериментируйте осторожно и обязательно всё сохраняйте перед запуском драйвера.

За возможную потерю данных, я ответственности не несу!

Источник

Пишем свой первый Windows-драйвер

Итак, после моей предыдущей статьи я понял что тема про программирование драйверов Windows интересна хабровчанам, поэтому продолжу. В этой статье я решил разобрать простую программу-драйвер, которая делает только то, что пишет отладочное сообщение «Hello world!» при старте драйвера и «Goodbye!» при завершении, а также опишу те средства разработки, которые нам понадобятся для того, чтобы собрать и запустить драйвер.

Итак, для начала приведем текст этой несложной программы.

Итак, теперь сначала разберемся, что делает каждая инструкция. Перво-наперво мы подключаем заголовочный файл ntddk.h. Это один из базовых подключаемых файлов во всех драйверах: в нем содержатся объявления типов NTSTATUS, PDRIVER_OBJECT, PUNICODE_STRING, а также функции DbgPrint.

Далее идет объявление двух функций: DriverEntry и UnloadRoutine. Расскажу о первой поподробнее. Итак, как уважаемые читатели знают, в каждой программе есть точка входа, в программах на языке C это функция main или WinMain. В драйвере роль точки входа выполняет функция DriverEntry, которая получает на вход указатель на структуру DriverObject, а также указатель на строку реестра, соответствующую загружаемому драйверу.

Структура DriverObject содержит множество полей, которые определяют поведение будущего драйвера. Наиболее ключевые из них — это указатели на так называемые вызываемые (или callback) функции, то есть функции, которые будут вызываться при наступлении определенного события. Одну из таких функций мы определяем: это функция UnloadRoutine. Указатель на данную функцию помещается в поле DriverUnload. Таким образом при выгрузке драйвера сначала будет вызвана функция UnloadRoutine. Это очень удобно, когда драйвер имеет какие-то временные данные, которые следует очистить перед завершением работы. В нашем примере эта функция нужна только чтобы отследить сам факт завершения работы драйвера.

Для того, чтобы выводить отладочные сообщения мы используем функцию DbgPrint, которая имеет синтаксис, аналогичной функции printf из пользовательского режима (userspace).

В этом простом примере мы использовали также директивы #pragma alloc_text(INIT, DriverEntry) и #pragma alloc_text(PAGE, UnloadRoutine). Объясню что они означают: первая помещает функцию DriverEntry в INIT секцию, то есть как бы говорит, что DriverEntry будет выполнена один раз и после этого код функции можно спокойно выгрузить из памяти. Вторая помечает код функции UnloadRoutine как выгружаемый, т.е. при необходимости, система может переместить его в файл подкачки, а потом забрать его оттуда.

Вы можете задуматься, мол ну с первой-то директивой понятно, типа оптимизация и все такое, но зачем мы используем вторую директиву, зачем помечать код как возможный к выгрузке в файл подкачки? Поясню этот вопрос: каждый процесс в системе имеет такой параметр, как IRQL (подробнее читаем по ссылке Interrupt request level ибо это материал отдельной статьи), то есть некоторый параметр, отвечающий за возможность прерывания процесса: чем выше IRQL тем меньше шансов прервать выполнение процесса. Возможности процесса так же зависят от IRQL: чем выше IRQL тем меньше возможности процесса, это вполне логично, т.е. такой подход побуждает разработчиков выполнять только самые необходимые операции при высоком IRQL, а все остальные действия делать при низком. Вернемся к основной теме, о том, почему мы делаем для функции UnloadRoutine возможность выгрузки в файл подкачки: все опять же сводится к оптимизации: работа с файлом подкачки недоступна при высоком IRQL, а процедура выгрузки драйвера гарантированно выполняется при низком IRQL, поэтому мы специально указываем руками что код функции выгрузки драйвера можно поместить в своп.

Ух, вроде как с обсуждением кода этой, казалось бы небольшой программки закончено, теперь разберемся как скомпилировать и запустить наш драйвер.

Теперь последовательность действий: сначала мы пишем два файла, один называется MAKEFILE, с таким содержимым

а второй называется sources и содержит в себе следующее:

Эти файлы нужны для сборки драйвера. Да, забыл сказать, что в WDK нет встроенной среды разработки, поэтому и нужен текстовый редактор, чтобы набирать текст драйверов. Для этой цели можно использовать и Visual Studio (некоторые даже интегрируют возможность сборки драйверов из VS), и любой другой текстовый редактор.

Данная команда соберет нам драйвер TestDriver.sys и положит его в папку «objchk_wxp_x86\i386».

Теперь нам нужно запустить программу DbgView чтобы увидеть сообщения, которые будет выдавать драйвер. После запуска данной программы нам нужно указать, что мы хотим просматривать сообщения из ядра (Capture->Capture Kernel).

Теперь запукаем программу KmdManager, указываем путь к нашему драйверу (файл TestDriver.sys) нажимаем кнопку Register, затем Run. Теперь драйвер зарегистрирован в системе и запущен. В программе DbgView мы должны увидеть наше сообщение «Hello World!». Теперь завершаем работу драйвера кнопкой Stop и убираем регистрацию драйвера кнопкой Unregister. Кстати, в DbgView дожна появиться еще одна строка.

Итак, чего же мы достигли: мы написали, скомпилировали и запустили свой первый Windows-драйвер! Добавлю только, что при написании сложный драйверов для отладки используется двухмашинная конфигурация, когда на одном компьтере ведется написание драйвера, а на другом — запуск и тестирование. Это делается из-за того, что неправильно написанный драйвер может обрушить всю систему, а на ней может быть очень много ценных данных. Часто в качестве второго компьютера используется виртуальная машина.

Источник

Пишем свой промежуточный драйвер. Часть 1

Здравствуйте, уважаемые хабраюзеры!
Интересовались ли Вы когда-нибудь как работает снифер и что он из себя представляет? Или как Ваш любимый фаервол защищает Вас от троянов и прочей гадости на сетевом уровне? Да и вообще, как он работает? Я уверен, что Вы задавали себе такого рода вопросы, но все же, если нет, то я от части Вам про это расскажу. Начиная с этой статьи мы будем постепенно осваивать написание своего сниферо-подобного драйвера. Сегодня мы рассмотрим некоторые общие положения, которые нам будут необходимы для понимая всего того, что будет происходить в последующих статьях. Перед прочтением этой статьи, дабы у Вас началась складываться более или менее ясная картина, я рекомендую Вам прочтение прошлого топика Краткий обзор драйверов спецификации NDIS

Всем кому это интересно прошу под кат.

Сразу скажу, что статья ориентирована на пользовотелей, которые слабо знакомы с данной темой, поэтому буду стараться излагать подробно некотрые вещи. Ну что ж, приступим.

Что нам потребуется и с чего начать?

На многих форумах очень часто можно увидеть вопросы такого садержания: «Я начинающий программист, хочу писать драйвера, но не знаю как. С чего мне начать?» Поэтому, пытаясь описывать все последовательно я счел нужным рассказать что нам потребуется.

Если вы решили заняться написанием драйверов, будь то обычные драйвера или будь они сетевыми Вам обязательно потребуется скачать WDK-Windows Driver Kits (он же NT DDK). Установив это добро на свою рабочую лошадку Вы станете вооружены для написания своего драйвера. Вместе с WDK идет своя документация, заголовочники, либы и примеры (они то нам и потребуются, став скелетом нашего будующего дрйвера). Работая в Visual Studio вы также можете скачать плагин для VS под названием Visual DDK. Это интеграционное средство поможет Вам в написании (и сборке) драйверов непосредственно из Visual Studio. Здесь Вы сможете ознакомиться с кратким хелпом по использованию этого средства. Хочу подчеркнуть, что установка Visual DDK для работы с драйверами из студии вовсе не обязательна, вы можете писать и собирать свои драйверы в VS и без этого средства! Это всего лишь плагин.

Мы будем рассматривать пример промежуточного драйвера из WDK и модифицируем его. Почему именно промежуточный? Тем, кто ознакомился с предыдущей статьёй или просто сведом в спецификации NDIS известно, что промежуточный сетевой драйвер объединяет в себе поведение как драйверов протоколов так и минипорт-драйверов, являясь прослойкой между ними. Таким образом на этом примере можно охватить хотя бы частично все типы драйверов NDIS.

Итак, скелетом нашего драйвера будет драйвер Passthru из WDK. Установив WDK Вы сможете найти его исходники в каталоге \src\network\ndis\passthru. Подробнее об этом исходнике можно узнать тут.Что делает этот драйвер? Пока ничего, он просто есть и все. Что будет делать наш драйвер? Он будет выполнять роль снифера, принимая и отправляя пакеты, получая о них информацию и возможно блокируя или изменяя ее. Для начала мы добавим в него некоторый функционал, напишем клиентскую программу, через котрую мы будем общаться с нашим драйвером, но это будет только в следующих статьях, а пока изучим немного теории.

Немного теории

Теперь давайте поговорим немного о сниферах.

Источник

Написание драйвера в подробностях №1

Скоро здесь, возможно, будет стоять твоё имя.

1) Способ работы с драйверами как файлами (подробнее см. ниже)
2) Драйвер, как легко заменяемая честь ОС (учитывая уже сказанные выше примечания)
3) Существование режима ядра

Теперь касательно первого пункта. Это значит,
что функции, используемые при взаимодействии с файлами,
как и с драйверами, практически идентичные (имеется в виду лексически):
open, close, read и т.д. И напоследок стоит отметить идентичность механизма
IOCTL (Input/Output Control Code-код управления вводом-выводом)
-запросов.

Ну и напоследок разъясним ещё несколько терминов:

Ну вот, пожалуй, и хватит терминов. В будущем,
если нужны будут какие-нибудь уточнения по теме,
я обязательно их укажу. А теперь, раз уж эта статья
теоретическая, давай-ка взглянем на архитектуру Windows NT с высоты птичьего полёта.

Краткий экскурс в архитектуру Windows NT

1) System Service Interface (Интерфейс системных служб )
2) Configuration Manager (Менеджер конфигурирования)
3) I/O Manager (Диспетчер ввода-вывода,ДВВ)
4) Virtual Memory Manager,VMM (Менеджер виртуальной памяти)
5) Local Procedure Call,LPC (Локальный процедурный вызов )
6) Process Manager (Диспетчер процессов)
7) Object Manager (Менеджер объектов)

Теперь можно поговорить о сторонних утилитах. Некоторые уже включены в стандартную поставку
Windows: редактор реестра. Но их в любом случае не хватит. Надо будем инсталлить отдельно.
Множество наиполезнейших утилит создали патриархи системного кодинга в
Windows: Марк Руссинович, Гарри Нэббет, Свен Шрайбер. и т.д. Вот о них и поговорим.
Марк Руссинович создал много полезных утилит:
RegMon, FileMon (мониторы обращений к реестру и файлам соответственно), WinObj (средство просмотра директорий имен
объектов), DebugView,DebugPrint (программы просмотра, сохранения и т.д. отладочных сообщения) и проч. и проч. Все эти утилиты и огромное количество других можно найти на знаменитом сайте Руссиновича
http://www.sysinternals.com.

Напоследок нельзя не упомянуть такие хорошие проги, как PE
Explorer, PE Browse Professional Explorer, и такие незаменимые, как дизассемблер IDA и лучший отладчик всех времён и народов SoftICE.

Источник

Простейший WDM-драйвер

В данной статье описан процесс написания простейшего драйвера, который выводит скан-коды нажатых клавиш.
Также в данной статье описан процесс настройки рабочего места для написания драйверов.
Если Вам интересно, прошу под кат.

Подготовка стенда

Установка необходимого ПО для написания простейшего драйвера

Настройка рабочего места

Установка DDK

Установка предельно проста. Единственное на что необходимо обратить внимание — это диалог, в котором Вам предлагается выбрать компоненты, которые будут установлены. Настоятельно рекомендую отметить всю документацию и примеры.

Установка и настройка Microsoft® Visual Studio 2005

Установка и настройка DDKWizard

Установка необходимого ПО для запуска драйверов

Постановка задачи

Задача: написать драйвер, который будет выводить в дебаг скан-коды нажатых клавиш и их комбинаций.

Немного теории

IRP — это структура, которая используется драйверами для обмена данными.

Отличия между верхними и нижними фильтрующими драйверами

Через верхние фильтрующие драйверы проходят все запросы, а это значит, что они могут изменять и/или фильтровать информацию, идущую к функциональному драйверу, ну и далее, возможно, к устройству.
Пример использования верхних фильтрующих драйверов:
Фильтр-хук драйвер, который устанавливает свою хук-функцию для системного драйвера IpFilterDirver, для отслеживания и фильтрации траффика. Такие драйверы используются в брандмауэрах.

Через нижние фильтрующие драйверы проходит меньше запросов потому что большинство запросов выполняет и завершает функциональный драйвер.

Проблемы синхронизации

В драйвере, который мы будем писать, есть несколько «проблемных» секций. Для нашего драйвера вполне достаточно использования ассемблерных вставок:

Префикс lock позволяет безопасно выполнить идущую за ним команду. Она блокирует остальные процессоры, пока выполняется команда.

Экшен

Для начала необходимо включить заголовочные файлы «ntddk.h», «ntddkbd.h»

Также необходимо описать структуру DEVICE_EXTENSION

Объект pLowerDO это объект устройства, который находится ниже нас в стеке. Он нужен нам для того чтобы знать кому дальше отправлять IRP-пакеты.
Еще для работы нашего драйвера нам нужна переменная, в которой будет храниться количество не завершенных запросов.

Начнем с функции, которая является главной точкой входа нашего драйвера.

theDriverObject – объект драйвера, содержит указатели на все необходимые операционной системе функции, которые мы должны будем инициализировать.
ustrRegistryPath – имя раздела в реестре, где хранится информация о данном драйвере.
Для начала необходимо объявить и обнулить переменные:

Далее, как я и писал выше, нужно инициализировать указатели на функции

Функция DispatchRead будет обрабатывать запросы на чтение. Она будет вызываться, когда нажата или отпущена клавиша клавиатуры.
Функция DriverUnload вызывается, когда драйвер уже не нужен и его можно выгрузить из памяти, или когда пользователь сам выгружает драйвер. В данной функции должна производиться «зачистка», т.е. освобождаться ресурсы, которые использовались драйвером, завершаться все незавершенные запросы и т.д.
Функция DispatchThru это функция-заглушка. Все что она делает это передача IRP-пакета следующему драйверу (драйверу который находится под нашим в стеке, т.е. pLowerDO из DEVICE_EXTENSION ).
Далее мы вызываем нашу функцию, для создания и установки нашего устройства в стек устройств:

Эта функция создает объект устройства, настраивает его и включает в стек устройств поверх \\Device\\KeyboardClass0

pKeyboardDevice – это объект устройсва, которое мы должны создать.
Вызываем IoCreateDevice для создания нового устройства

Флаги, которые мы устанавливаем для нашего устройства, должны быть эквивалентными флагам устройства, поверх которого мы включаемся в стек.
Далее мы должны выполнить преобразования имени устройства, которое мы включаем в стек.

Функция IoAttachDevice внедряет наше устройство в стек. В pdx->pLowerDO будет храниться объект следующего (нижнего) устройства.

Далее разберем функцию DispatchRead с прототипом:

Данная функция будет вызываться операционной системой при нажатии или отпускании клавиши клавиатуры
Увеличиваем счетчик незавершенных запросов

Перед тем как передать запрос следующему драйверу мы должны настроить указатель стека для драйвера. IoCopyCurrentIrpStackLocationToNext копирует участок памяти, который принадлежит текущему драйверу, в область памяти следующего драйвера.
Когда запрос идет вниз по стеку в нем еще нет нужных нам данных, поэтому мы должны задать функцию, которая вызовется, когда запрос будет идти вверх по стеку с нужными нам данными.

где ReadCompletionRoutine наша функция.
Передаем IRP следующему драйверу:

Структура PKEYBOARD_INPUT_DATA используется для описания нажатой клавиши.

Проверяем, удачно завершен запрос или нет

Узнаем количество клавиш

И выводим каждую клавишу:

И не забываем уменьшать количество не обработанных запросов

Возвращаем статус запроса

Разберем функцию завершения работы. Прототип:

Извлекаем устройство из стека:

Проверяем есть незавершенные запросы или нет. Если мы выгрузим драйвер без этой проверки, при первом нажатии на клавишу после выгрузки будет БСоД.

Как запустить драйвер и просмотреть отладочную информацию

Для запуска драйвера я использовал утилиту KmdManager. Для просмотра отладочной информации использовалась утилита DbgView.

P. S. Статью писал давно, ещё на третьем курсе, сейчас уже почти ничего не помню. Но если есть вопросы, постараюсь ответить.
P. P. S. Прошу обратить внимание на комментарии, в частности на этот

Источник