回顾过滤器原理

Posted 2021-01-19

win驱动下过滤器原理：
简单说就是电脑一般真实设备只有一个，像键盘，但有的说一个电脑有多个键盘。多个键盘分别是多个不同的真实物体。
而真实设备对应多个设备对象。多个设备共同组成一个设备栈。不能的设备对应不同的设备对象。如键盘与鼠标是不同的设备对象。设备对象上层是驱动对象。每个设备对象只有唯一的驱动对象。驱动对象有多个设备对象。如一个驱动对象有键盘，鼠标设备对象。一般通信是用户层调用api去访问相应的设备。而调用api底层是调用驱动。也就是发请求给驱动。这个请求一般叫做irp包，然后这个包给设备对象。因为一个真实设备有多个设备对象。因此这个包从设备对象栈第一个开始一直发。直到发给真实设备。在设备栈中的设备对象可以不是同一个驱动对象。比如过滤器驱动创建的设备对象。如果这个设备对象把这个包不往下发也就是不给真实设备。就达到了过滤的作用。
那这些设备对象怎么与真实设备对象关联的呢，就是通过api把一个驱动对象创建的设备对象附加到真实设备对象上。
结构图

简单代码引用独钓寒江书的源码串口过滤

///
/// @file       comcap.c
/// @author crazy_chu
/// @date       2008-6-18
/// 

#include <ntddk.h>
#define NTSTRSAFE_LIB
#include <ntstrsafe.h>

#ifndef SetFlag
#define SetFlag(_F,_SF)       ((_F) |= (_SF))
#endif
#ifndef ClearFlag
#define ClearFlag(_F,_SF)     ((_F) &= ~(_SF))
#endif
#define CCP_MAX_COM_ID 32

// 过滤设备和真实设备
static PDEVICE_OBJECT s_fltobj[CCP_MAX_COM_ID] = { 0 };
static PDEVICE_OBJECT s_nextobj[CCP_MAX_COM_ID] = { 0 };

// 打开一个端口设备
PDEVICE_OBJECT ccpOpenCom(ULONG id,NTSTATUS *status)
{
    UNICODE_STRING name_str;
    static WCHAR name[32] = { 0 };
    PFILE_OBJECT fileobj = NULL;
    PDEVICE_OBJECT devobj = NULL;

    // 输入字符串。
    memset(name,0,sizeof(WCHAR)*32);
    RtlStringCchPrintfW(
        name,32,
        L"\Device\Serial%d",id);
    RtlInitUnicodeString(&name_str,name);

    // 打开设备对象
    *status = IoGetDeviceObjectPointer(&name_str, FILE_ALL_ACCESS, &fileobj, &devobj);
    if (*status == STATUS_SUCCESS)
        ObDereferenceObject(fileobj);

    return devobj;
}

NTSTATUS
ccpAttachDevice(
                PDRIVER_OBJECT driver, 
                PDEVICE_OBJECT oldobj,
                PDEVICE_OBJECT *fltobj, 
                PDEVICE_OBJECT *next)
{
    NTSTATUS status;
    PDEVICE_OBJECT topdev = NULL;

    // 生成设备，然后绑定之。
    status = IoCreateDevice(driver,
                            0,
                            NULL,
                            oldobj->DeviceType,
                            0,
                            FALSE,
                            fltobj);

    if (status != STATUS_SUCCESS)
        return status;

    // 拷贝重要标志位。
    if(oldobj->Flags & DO_BUFFERED_IO)
        (*fltobj)->Flags |= DO_BUFFERED_IO;
    if(oldobj->Flags & DO_DIRECT_IO)
        (*fltobj)->Flags |= DO_DIRECT_IO;
    if(oldobj->Flags & DO_BUFFERED_IO)
        (*fltobj)->Flags |= DO_BUFFERED_IO;
    if(oldobj->Characteristics & FILE_DEVICE_SECURE_OPEN)
        (*fltobj)->Characteristics |= FILE_DEVICE_SECURE_OPEN;
    (*fltobj)->Flags |=  DO_POWER_PAGABLE;
    // 绑定一个设备到另一个设备上
    topdev = IoAttachDeviceToDeviceStack(*fltobj,oldobj);
    if (topdev == NULL)
    {
        // 如果绑定失败了，销毁设备，重新来过。
        IoDeleteDevice(*fltobj);
        *fltobj = NULL;
        status = STATUS_UNSUCCESSFUL;
        return status;
    }
    *next = topdev;

    // 设置这个设备已经启动。
    (*fltobj)->Flags = (*fltobj)->Flags & ~DO_DEVICE_INITIALIZING;
    return STATUS_SUCCESS;
}

// 这个函数绑定所有的串口。
void ccpAttachAllComs(PDRIVER_OBJECT driver)
{
    ULONG i;
    PDEVICE_OBJECT com_ob;
    NTSTATUS status;
    for(i = 0;i<CCP_MAX_COM_ID;i++)
    {
        // 获得object引用。
        com_ob = ccpOpenCom(i,&status);
        if(com_ob == NULL)
            continue;
        // 在这里绑定。并不管绑定是否成功。
        ccpAttachDevice(driver,com_ob,&s_fltobj[i],&s_nextobj[i]);
        // 取消object引用。
    }
}

#define  DELAY_ONE_MICROSECOND  (-10)
#define  DELAY_ONE_MILLISECOND (DELAY_ONE_MICROSECOND*1000)
#define  DELAY_ONE_SECOND (DELAY_ONE_MILLISECOND*1000)

void ccpUnload(PDRIVER_OBJECT drv)
{
    ULONG i;
    LARGE_INTEGER interval;

    // 首先解除绑定
    for(i=0;i<CCP_MAX_COM_ID;i++)
    {
        if(s_nextobj[i] != NULL)
            IoDetachDevice(s_nextobj[i]);
    }

    // 睡眠5秒。等待所有irp处理结束
    interval.QuadPart = (5*1000 * DELAY_ONE_MILLISECOND);       
    KeDelayExecutionThread(KernelMode,FALSE,&interval);

    // 删除这些设备
    for(i=0;i<CCP_MAX_COM_ID;i++)
    {
        if(s_fltobj[i] != NULL)
            IoDeleteDevice(s_fltobj[i]);
    }
}

NTSTATUS ccpDispatch(PDEVICE_OBJECT device,PIRP irp)
{
    PIO_STACK_LOCATION irpsp = IoGetCurrentIrpStackLocation(irp);
    NTSTATUS status;
    ULONG i,j;

    // 首先得知道发送给了哪个设备。设备一共最多CCP_MAX_COM_ID
    // 个，是前面的代码保存好的，都在s_fltobj中。
    for(i=0;i<CCP_MAX_COM_ID;i++)
    {
        if(s_fltobj[i] == device)
        {           
            // 所有电源操作，全部直接放过。
            if(irpsp->MajorFunction == IRP_MJ_POWER)
            {
                // 直接发送，然后返回说已经被处理了。
                PoStartNextPowerIrp(irp);
                ioskipCurrentIrpStackLocation(irp);
                return PoCallDriver(s_nextobj[i],irp);
            }
            // 此外我们只过滤写请求。写请求的话，获得缓冲区以及其长度。
            // 然后打印一下。
            if(irpsp->MajorFunction == IRP_MJ_WRITE)
            {
                // 如果是写，先获得长度
                ULONG len = irpsp->Parameters.Write.Length;
                // 然后获得缓冲区
                PUCHAR buf = NULL;
                if(irp->MdlAddress != NULL)
                    buf = 
                    (PUCHAR)
                    MmGetSystemAddressForMdlSafe(irp->MdlAddress,NormalPagePriority);
                else
                    buf = (PUCHAR)irp->UserBuffer;
                if(buf == NULL)
                    buf = (PUCHAR)irp->AssociatedIrp.SystemBuffer;

                // 打印内容
                for(j=0;j<len;++j)
                {
                    DbgPrint("comcap: Send Data: %2x
",
                        buf[j]);
                }
            }

            // 这些请求直接下发执行即可。我们并不禁止或者改变它。
            IoSkipCurrentIrpStackLocation(irp);
            return IoCallDriver(s_nextobj[i],irp);
        }
    }

    // 如果根本就不在被绑定的设备中，那是有问题的，直接返回参数错误。
    irp->IoStatus.Information = 0;
    irp->IoStatus.Status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
    IoCompleteRequest(irp,IO_NO_INCREMENT);
    return STATUS_SUCCESS;  
}

NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT driver, PUNICODE_STRING reg_path)
{
    size_t i;
    // 所有的分发函数都设置成一样的。
    for(i=0;i<IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION;i++)
    {
        driver->MajorFunction[i] = ccpDispatch;
    }

    // 支持动态卸载。
    driver->DriverUnload = ccpUnload;

    // 绑定所有的串口。
    ccpAttachAllComs(driver);

    // 直接返回成功即可。
    return STATUS_SUCCESS;
}