一个简单的tcp filter的例子

一个简单的tcp filter的例子

来源：华中白云黄鹤BBS
作者：huyuguang

    这两天版面日渐萧条，我只好硬着头皮把我自己的一个尚在开发，非常不成熟
的东西拿出来了。
    前面我曾经就网络加密这个议题讨论过，那个时候我提出的方法是imd，
9x下就是利用hook_device_service，用这些方法的一个好处就是，接收数据
比较低层，直接得到的就是mac数据，而且可以知道是哪块网卡上来的，而且，
可以加密各种数据帧，ipx,ip什么的都不在话下。因为我所遇到的加密环境和要求，
几乎都是要求对tcp加密，在这种情况下，做在imd上的话，显然会降低ipx或者icmp
之类的非加密数据包的效率。因此以前我就考虑在tcp 上做一个filter，直接加密tcp
的数据。
    正好在mark的站点上新出来一个小工具，叫做tdimon，工具很好，可以看到各个进程
的通讯状态。可惜的是1.没有源代码，2.free版本不能得到数据内容。有这两点限制，这个
工具就只能当作玩具。正好那个时候我比较闲，就花了点时间做了一个类似的工具。
关于FILTER,art baker的书里说得很详细，我做的时候基本上也就是根据这本书上来的，
做tcp的filter,和做别的设备的filter，没什么区别，但是不同是由于不知道tcp是如何
和别的设备（tdi clinet）通讯的，所以必须仔细看tdi的规范。
    我先描述一下2000/nt下的tcp/ip协议的一些情况。2000/nt下，ip,tcp,udp是在
一个驱动程序里实现的，叫做tcp.sys，这个驱动程序创建了3个设备，就是ip,tcp,udp。
    首先描述一下driverentry。首先当然是iocreatedevice,用file_device_unknown,
因为tcp设备就是用的这个参数。代码如下:
    RtlInitUnicodeString( &usDeviceName, FILTER_NAME );
    status = IoCreateDevice( DriverObject,
                            sizeof(DEVICE_EXTENSION),
                            &usDeviceName,
                            FILE_DEVICE_UNKNOWN,
                            0,
                            FALSE,
                            &pDevObj );
然后就调用iogetdeviceobjectpointer来得到tcp设备的指针。
代码如下:
    RtlInitUnicodeString( &usTargetName, TARGET_NAME );
    status = IoGetDeviceObjectPointer( &usTargetName,
                                      FILE_ALL_ACCESS,
                                      &pTargetFileObj,
                                      &pTargetDevObj );
注意TARGET_NAME是大小写区分的，我是用#define TARGET_NAME L"\Device\Tcp"，
不能写成#define TARGET_NAME L"\Device\tcp"。
然后我们就开始调用IoAttachDeviceToDevieStatck插入到tcp设备。
调用完成后，我们要让我们的设备表现的和tcp一样，于是把它的所有
特性都从tcpobj复制（pdevobj->xxx=ptcpobj->xxx)。
再扫描他tcpdriverobject的majorfunction，我们的driver必须都
支持。最后设置driverunload，因为为了方便调试，我们必须写一个
unload。

前面已经讲过driverentry了，经过driverentry，所有的原来应该发送到
tcp设备的irp现在都发送到我们的设备的处理函数了，如果什么事情都不做，
那么可以简单的调用iocalldriver把这个irp发到tcp设备去让它处理。
当然，我们是要做些事情的，于是代码如下：
    UCHAR MajorFunction,MinorFunction;
    PDEVICE_EXTENSION  pDevExt = (PDEVICE_EXTENSION) DeviceObject->DeviceExtension;
    PIO_STACK_LOCATION pIrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation( Irp );
    MajorFunction = pIrpStack->MajorFunction;
    MinorFunction = pIrpStack->MinorFunction;
    file://DBGPRINT( ...)
    ParseIrp(Irp);
    IoCopyCurrentIrpStackLocationToNext( Irp );

    IoSetCompletionRoutine( Irp,
                            CompletionRoutine,
                            NULL,   // context
                            TRUE,   // InvokeOnSuccess
                            TRUE,   // InvokeOnError
                            TRUE ); // InvokeOnCancel
   
    return IoCallDriver( pDevExt->TargetDevObj, Irp);

代码很简单，除了parseirp之外，其他都是例行公事。对于tcp设备的前期处理
就在这个函数里。后期处理的函数可以放在completionroution里。

好了，我们已经得到了发向tcp设备的所有irp了，这个时候我们的任务就是要了解
tcp设备到底是如何工作的.

我们的任务是要得到本机发送出去的tcp数据和接受的tcp数据。当然前提是发送数据
通过tcp设备，如果某些应用程序用packet.sys之类的协议driver，直接发送tcp数据，
这种情况下数据不经过tcp设备，filter也就无从得到了。
为了了解如何从发向tcp设备的irp中得到信息，首先我先描述一下tdi client是如何
与tcp通讯以及tdi client一般是如何工作的。
driverstdio里面有好几个例子都是关于tdi client的，但是这些例子都是基于它自己
的类库的，不过这些例子功能都很强大，其中一个usb+web的温度计的创意简直让我目瞪口呆。
因为我也做过pci温度计的driver，但是我从来就没有想到还可以加上一个web server在里面。
因为driverstdio里的例子太复杂，我在这里简单描述一下，给一个小例子。
因为发送过程较为简单，先描述发送。
首先调用pIrp = TdiBuildInternalDeviceControlIrp (
                     TDI_SEND_DATAGRAM,                              // sub function
                     pDeviceObject,                                  // pointer to device object
                     pTransportObject,                               // pointer to udp object
                     NULL,                                           // pointer to event
                     NULL );                                         // pointer to return buffer
分配一块irp，然后调用
        TdiBuildSendDatagram (
                           pIrp,                                     // pointer to irp
                           pDeviceObject,                            // pointer to device object
                           pTransportObject,                         // pointer to file object
                           NULL,                                     // completion routine
                           NULL,                                     // completion context
                           pMdl,                                     // pointer to data
                           dBufferSize,                              // size of data
                           pConnectInfo );                           // connection information
不用我说也应该知道，数据是放在一个buf里面，调用这个函数之前，要先构件一个mdl，把这个buf
放进去。
然后...irp已经好了，只要IoCallDriver(pUDPObject,PIrp)就行了...

上面用的是UDP的例子（Datagram)，但是tcp也是一样，虽然函数有点差别，但是也是大同小异（TdiBuildSend）。

为了搞清楚上面的两个函数到底做了些什么（到底构建的irp是什么样子），没有必要去跟踪，实际上，tdibuildxxx
都不过是一个宏，你可以在tdikrnl.h里找到。打开tdikrnl.h看看，发现每个宏里都有这么一句：
        _IRPSP->MajorFunction = IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL;             
于是我们知道tdi client就是通过majorfunction=IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL,minorfunction=send/recv/...
和tcp通讯的。这就使得我们确信，这种方法是可行的。（不是直接调用tdi函数，而是发irp）

接收的过程较为复杂（tdi client的选择较多，因此要考虑各种情况）
开始的时候，我在ddk document里看到这么一个宏：tdibuildreceive，我想ok，
和send一样，我当时想的很简单，以为tdi client要接受数据了，它就向tcp发一个
irp，然后返回pending,当有数据来的时候，tcp处理完这个irp，然后tdi client只要在这个irp的
irp_complete里处理得到的数据就行了。这的确是tdi client的一个选择，但是
当我试验的时候，我发现至少wsock不是这样做的，因为我打开了一个ie,浏览了一个网页，
但是我发现我发出的数据都很好的捕获到了，但是接收的数据一个也没有，而且事实上，
tcp似乎就没有受到minorfunction=tdi_receive的irp。我因为这件事苦恼了一段时间，
后来我仔细的读了读ddk document，发现tdi client还有第2种选择，首先向tcp发送一个
irp，minorfunction=tdi_sethandler,设置一些回调函数，然后当事情发生的时候，tcp
就会调用这些回调函数，这些函数名字是clientEventxxx。这个过程可以仔细看ddk document,
看TdiBuildSetEventHandler，就知道哪些过程可以用这个方法。receive也是其中的一个，于是
我们的方法得到了。首先我们得到了irp，如果是set_eventhandler，那么就修改tdi client
向tcp设置的回调函数的入口，把它指向我们自己写的一个函数，同时保留原来的入口，
然后在我们自己写的函数里里调用它。
代码如下：
       PIO_STACK_LOCATION pIrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation( Irp );
    MajorFunction = pIrpStack->MajorFunction;
    MinorFunction = pIrpStack->MinorFunction;
    FileObject = pIrpStack->FileObject ;
       ....
    switch(MajorFunction)
    {
        ...
        case IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL  :
        {
            switch(MinorFunction)
            {
                ...
                case TDI_SET_EVENT_HANDLER:
                pRequestSetEvent = (PTDI_REQUEST_KERNEL_SET_EVENT)(&(pIrpStack->                        Parameters.DeviceIoControl)) ;
                EventType=pRequestSetEvent->EventType;
                EventHandler=pRequestSetEvent->EventHandler;
                   EventContext=pRequestSetEvent->EventContext;
                ...   
                switch(EventType)
                {
                    ...   
                    case TDI_EVENT_RECEIVE :
                        pRequestSetEvent->EventHandler = OurClientEventReceive;
                        g_EventReceive = EventHandler;
                        break;
                    ...
值得注意的是，就算是set_eventhandler，也不一定就是tdi_event_receive里接受数据，
这个tdi_client的选择很多，还有ClientEventChainedReceive 什么的，详情可看ddk，
winsock似乎都是没有用过这个。不过这个不影响，我们可以把ddk里面所有可能的情况
全部列出来，一一判断，然后分别处理。对于clienteventreceive，这里还有几句话要说
清楚，并不是每次调用这个函数就得到了数据，这还要根据ReceiveFlags参数，tdi client
要根据这个参数决定是否要发tdi_receive irp得到数据。于是我们的处理函数就要判断这个
参数，以便做出相应的处理，我自己的代码在实际的环境中运行了一段时间，似乎没有问题，但是
我也不敢说，对于各种情况我都考虑到了。