驱动开发：驱动与应用的简单通信

驱动程序与应用程序的通信离不开派遣函数，派遣函数是Windows驱动编程中的重要概念，一般情况下驱动程序负责处理I/O特权请求，而大部分IO的处理请求是在派遣函数中处理的，当用户请求数据时，操作系统会提前处理好请求，并将其派遣到指定的内核函数中执行，接下来将详细说明派遣函数的使用并通过派遣函数读取Shadow SSDT中的内容。

先来简单介绍一下 IRP(I/O Request Package) 输入输出请求包，该请求包在Windows内核中是一个非常重要的数据结构，当我们的上层应用与底层的驱动程序通信时，应用程序就会发出I/O请求，操作系统将该请求转化为相应的IRP数据，然后会根据不同的请求数据将请求派遣到相应的驱动函数中执行，这一点有点类似于Windows的消息机制。

简单的驱动通信： 注册两个派遣函数，当设备创建的时候触发，以及关闭时触发。

#include <ntddk.h>

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT pDriver)
{
    PDEVICE_OBJECT pDev;         // 用来取得要删除设备对象
    UNICODE_STRING SymLinkName;  // 局部变量symLinkName

    pDev = pDriver->DeviceObject;
    IoDeleteDevice(pDev);                                       // 调用IoDeleteDevice用于删除设备
    RtlInitUnicodeString(&SymLinkName, L"\\??\\My_Driver");      // 初始化字符串将symLinkName定义成需要删除的符号链接名称
    IoDeleteSymbolicLink(&SymLinkName);                            // 调用IoDeleteSymbolicLink删除符号链接
    DbgPrint("删除设备与符号链接成功...");
}

NTSTATUS DispatchCreate(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
    pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;          // 返回成功
    DbgPrint("派遣函数 IRP_MJ_CREATE 成功执行 !\n");
    IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);        // 指示完成此IRP
    return STATUS_SUCCESS;                           // 返回成功
}

NTSTATUS DispatchClose(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
    pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;          // 返回成功
    DbgPrint("派遣函数 IRP_MJ_CLOSE 成功执行 !\n");
    IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);        // 指示完成此IRP
    return STATUS_SUCCESS;                           // 返回成功

}

NTSTATUS CreateDriverObject(IN PDRIVER_OBJECT pDriver)
{
    NTSTATUS Status;
    PDEVICE_OBJECT pDevObj;
    UNICODE_STRING DriverName;
    UNICODE_STRING SymLinkName;

    RtlInitUnicodeString(&DriverName, L"\\Device\\My_Device");
    Status = IoCreateDevice(pDriver, 0, &DriverName, FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0, TRUE, &pDevObj);
    DbgPrint("命令 IoCreateDevice 状态: %d", Status);

    // DO_BUFFERED_IO 设置读写方式 Flags的三个不同的值分别为：DO_BUFFERED_IO、DO_DIRECT_IO和0
    pDevObj->Flags |= DO_BUFFERED_IO;
    RtlInitUnicodeString(&SymLinkName, L"\\??\\My_Device");
    Status = IoCreateSymbolicLink(&SymLinkName, &DriverName);
    DbgPrint("当前命令IoCreateSymbolicLink状态: %d", Status);
    return STATUS_SUCCESS;
}

NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    CreateDriverObject(pDriver);           // 调用创建设备子过程
    // 注册两个派遣函数,分别对应创建与关闭,派遣函数名可自定义
    pDriver->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = DispatchCreate;    // 创建成功派遣函数
    pDriver->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE] = DispatchClose;      // 关闭派遣函数

    DbgPrint("驱动加载完成...");
    pDriver->DriverUnload = UnDriver;
    return STATUS_SUCCESS;
}

客户端代码

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <winioctl.h>

int main()
{
    HANDLE hDevice = CreateFile(L"\\\\.\\My_Device", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE) //判断hDevice返回值是否为空
    {
        printf("获取驱动句柄失败!错误: %d\n", GetLastError());
        getchar();
    }

    getchar();
    CloseHandle(hDevice);
    return 0;
}

读取驱动中的数据： 实现读取内核缓冲区中的数据，并打印出来。

#include <ntddk.h>

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT pDriver)
{
    PDEVICE_OBJECT pDev;         // 用来取得要删除设备对象
    UNICODE_STRING SymLinkName;  // 局部变量symLinkName
    pDev = pDriver->DeviceObject;
    IoDeleteDevice(pDev);                                       // 调用IoDeleteDevice用于删除设备
    RtlInitUnicodeString(&SymLinkName, L"\\??\\My_Driver");     // 初始化字符串将symLinkName定义成需要删除的符号链接名称
    IoDeleteSymbolicLink(&SymLinkName);                         // 调用IoDeleteSymbolicLink删除符号链接
    DbgPrint("删除设备与符号链接成功...");
}
NTSTATUS DispatchCreate(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
    pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;          // 返回成功
    DbgPrint("派遣函数 IRP_MJ_CREATE 成功执行 !\n");
    IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);        // 指示完成此IRP
    return STATUS_SUCCESS;                           // 返回成功
}
NTSTATUS DispatchClose(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
    pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;          // 返回成功
    DbgPrint("派遣函数 IRP_MJ_CLOSE 成功执行 !\n");
    IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);        // 指示完成此IRP
    return STATUS_SUCCESS;                           // 返回成功
}

NTSTATUS DispatchRead(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
    NTSTATUS Status = STATUS_SUCCESS;
    PIO_STACK_LOCATION Stack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);
    ULONG ulReadLength = Stack->Parameters.Read.Length;
    pIrp->IoStatus.Status = Status;
    pIrp->IoStatus.Information = ulReadLength;
    DbgPrint("应用要读取的长度：%d\n", ulReadLength);

    // 将内核中的缓冲区全部填充为0x68 方便演示读取的效果
    memset(pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer, 0x68, ulReadLength);
    IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
    return Status;
}

NTSTATUS CreateDriverObject(IN PDRIVER_OBJECT pDriver)
{
    NTSTATUS Status;
    PDEVICE_OBJECT pDevObj;
    UNICODE_STRING DriverName;
    UNICODE_STRING SymLinkName;

    RtlInitUnicodeString(&DriverName, L"\\Device\\My_Device");
    Status = IoCreateDevice(pDriver, 0, &DriverName, FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0, TRUE, &pDevObj);
    DbgPrint("命令 IoCreateDevice 状态: %d", Status);
    pDevObj->Flags |= DO_BUFFERED_IO;
    RtlInitUnicodeString(&SymLinkName, L"\\??\\My_Device");
    Status = IoCreateSymbolicLink(&SymLinkName, &DriverName);
    DbgPrint("当前命令IoCreateSymbolicLink状态: %d", Status);
    return STATUS_SUCCESS;
}

NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    CreateDriverObject(pDriver);                               // 调用创建设备
    pDriver->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = DispatchCreate;    // 创建成功派遣函数
    pDriver->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE] = DispatchClose;      // 关闭派遣函数
    pDriver->MajorFunction[IRP_MJ_READ] = DispatchRead;

    DbgPrint("驱动加载完成...");
    pDriver->DriverUnload = UnDriver;
    return STATUS_SUCCESS;
}

客户端代码

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <winioctl.h>

int main()
{
    HANDLE hDevice = CreateFile(L"\\\\.\\My_Device", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        printf("获取驱动句柄失败: %d\n", GetLastError());
        getchar();
    }

    UCHAR buffer[10];
    ULONG ulRead;

    ReadFile(hDevice, buffer, 10, &ulRead, 0);
    for (int i = 0; i < (int)ulRead; i++)
    {
        printf("%02X", buffer[i]);
    }
    getchar();
    CloseHandle(hDevice);
    return 0;
}