中间层驱动工作原理

作者：noble <noble _shi @21cn.com>
出处：http://www.nsfocus.com
日期：2005-01-06

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（1）注册表常识：
1）、设备数据库所在的注册表健值为：
    HKLM/SYSTEM/CurrentControlSet/Enum/
    ENUM子项中是一个设备数据库，在数据库存放计算机中所有安装的，并且被系统认识到的设备。
    所有的用户（包括管理员）都不能更改ENUM项的内容。这是为了保护操作系统和安装的设备的完整性。为了更改设备的设置，应该使用"设备管理器"。
    为了在设备管理器中现实隐藏的，非即插即用的，以及没有连接到计算机上的所有设备，你应该首先在命令解释器中敲入命令set DEVMGR_SHOW_NONPRESENT_DEVICES=1，然后启动设备管理器，就可以在设备管理器中删除和重新配置这些设备了。

2）、硬件设备类所在的注册表健值为：
    HKLM/SYSTEM/CurrentControlSet/Control/Class/
    Class项下存放硬件设备类的配置信息。在Class项下的每个子项都代表一个设备类，子项的名称使用"唯一全局标识符（GUIS）"，这些标识符存放该设备类的配置信息。在每个类标识符下，还会有以4位数命名的子项，他们代表该设备类里的具体设备，其他的配置数据只应用于该具体设备。
    如网卡的设备类是{4D36E972-E325-11CE-BFC1-08002BE10318}，并假定我们网卡对应的4为数命名子项名为0005。
    其中
HKLM/SYSTEM/CurrentControlSet/Class/{4D36E972-E325-11CE-BFC1-08002BE10318}/0005/Linkage/ 中：
Export：代表该设备在设备名字空间输出的设备名字。
RootDevice：代表当前设备的GUID。中间层驱动这里有两个GUID，第一个是自己的GUID，第二个是该中间层驱动绑定的下层MINIPORT的GUID。
UpperBind：代表上层绑定它的NDIS协议驱动或NDIS中间层驱动。当某个协议驱动绑定该MINIPORT设备时，则这个协议驱动的名字必须出现在UpperBind健值的字符串中，否则不能进行绑定。也就是说，UpperBind健值的字符串决定了那个协议驱动（当然也包括中间层驱动注册的协议）和当前的MINIPORT设备绑定，即，它决定了NDIS的上下层绑定关系。

注：一般添加中间层驱动后，中间层驱动只插入到真是网卡和相应协议中间，不会插入到虚拟网卡（如安装虚拟机后虚拟出来的网卡设备）和相应协议中间。

3）、驱动程序所在的注册表健值为：
    HKLM/SYSTEM/CurrentControlSet/Services
ENUM子项
    通常如果某个服务下存在ENUM子项，表明该服务是用来控制某个设备或者设备交互的，它的下面存放该设备的实例。用户不要去试图修改该子项的内容，因为每次系统启动时，都会重写该子项的内容。
LINKAGE子项
     值项Bind
        存放该协议所在绑定栈的最低层小端口设备实例（即MINIPORT）。
     值项Export
        存放该服务必须访问的对象，该对象必须已经安装在系统中，并且该服务能够使用。
     值项Route
        指定子项Linkage从那里获取绑定数据。
Parameters/ Adapters/子项
    这里，我们只解释中间层驱动中该子项的意义。为此，我们假设当前我们讨论的HKLM/SYSTEM/CurrentControlSet/Services/XXXX中的XXXX为中间层驱动。
    对于中间层驱动，该子项下含有一个子项，是以我们当前中间层驱动绑定的下层MINIPORT设备的GUID命名的，在我的系统中，健值如下：
{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}
在{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}子项有个健，名称为UpperBindings，该健的健值是当前中间层驱动的MINIPORT设备名称，在我的系统中为如下健值：
/Device/ {5BF5A311-13E4-4746-8865-339DDD6C73AF}

（2）中间层驱动
在我们的函数NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS-> BindAdapterHandler（）中，会调用一系列函数（如NdisOpenProtocolConfiguration、NdisReadConfiguration）来访问注册表，其实都是访问Parameters/Adapters/{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}子项。
    注意，函数NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS-> BindAdapterHandler（）的倒数第二个参数是SystemSpecific1，如果我们安装的是XPASSTHRU，则其具体指的是如下字符串：
    xfilter/Parameters/Adapters/{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}
    其中xfilter 是XPASSTHRU的，而{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}在不同的系统中不同。
    函数NdisOpenProtocolConfiguration（）其实只是构造一个查询注册表的RTL_QUERY
_REGISTRY_TABLE结构（该结构在利用函数RtlQueryRegistryValues（）查询注册表是使用）。并将这个结构封装到NDIS_WRAPPER_CONFIGURATION_HANDLE结构中，然后作为NdisOpenProtocolConfiguration（）的第二个参数返回。
    其实NdisOpenProtocolConfiguration（）构造的RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE结构的含义也就是查询HKLM/SYSTEM/CurrentControlSet/Services/ xfilter/Parameters/Adapters/{
102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}/下的健值（xfilter 会随着安装不同的中间层驱动而不同，{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}在不同的系统中不同，下面均省略这些注释）。
    函数NdisReadConfiguration（）有两个作用，它首先修改在函数NdisOpenProtocolConf
iguration（）构造的RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE结构。也就是在查询HKLM/SYSTEM
/CurrentControlSet/Services/ xfilter/Parameters/Adapters/{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B6
7A516C0}/的基础上加上了一个健，将其变成HKLM/SYSTEM/CurrentControlSet/Services/ xfilter/Parameters/Adapters/{102454C2-9DB3-42A1-B4CF-6A8B67A516C0}/UpperBindings。然后函数NdisReadConfiguration（）会调用函数RtlQueryRegistryValues（）查询新构造的这个注册表，并将结果存储在调用函数NdisReadConfiguration()时的第二个参数中。在我的系统中，RtlQueryRegistryValues（）读出的这个新构造的这个注册表的健值是：/Device/ {5BF5A311-13E4-4746-8865-339DDD6C73AF}（后面我们称为RESULT1），它其实是我们注册的中间层驱动（XPASSTHRU）的设备输出（其构造是/Device＋/GUID）。
    其实我们读出的这个中间层驱动（XPASSTHRU）的设备（即我们刚才读出的那个健值RESULT1）只在后面的函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）中才用得着，并且RESULT1是作为函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）的第二个参数的。
这里有个地方让人感到迷惑，即在函数BindAdapterHandler（）我们一旦调用了函数NdisOpenAdapter（）绑定了一个下层的MINIPORT，为什么还要调用函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）初始化我们中间层驱动自己的MINIPORT（因为函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）的参数是RESULT1，而RESULT1代表我们中间层驱动的MINIPORT）。为了解释这个原因，我们先做如下假设。



我们假设我们系统安装了一个中间层驱动（假设为XPASSTRHU），在上图中，PROT-IM和MINIPORT-IM分别代表我们中间层驱动的协议驱动程序和小端口驱动程序，PROT-TCPIP代表真正的协议驱动程序，MINIPORT-NIC代表真是网卡的小端口驱动程序。
    当PROT-TCPIP需要发送数据时，会调用函数NdisSend()，其实它会调用MINIPORT-IM中的发送数据函数，但是MINIPORT-IM和MINIPORT-NIC没联系，按照常规是不能发送数据到MINIPORT-NIC的。但是我们可以看到PROT-IM是可以和MINIPORT-NIC互相发送数据的，所以我们必须将MINIPORT-IM和PROT-IM联系起来。
    另外当MINIPORT-NIC需要将数据提交给PROT-TCPIP时，只能首先将数据提交给PROT-IM，PROT-IM也只能通过MINIPORT-IM才能和PROT-TCPIP联系起来。
    所以必须将PROT-IM和MINIPORT-IM联系起来。有人说这两个东西都是我们中间层驱动注册得，难道还联系不起来吗？不错，但是不管怎样你都得通过你得代码才能将他们联系起来呀！下面我们就介绍联系得方法。
    我们以XPASSTHRU为例，在其函数ProtocolBindAdapter（）中，先分配了一个ADAPT结构（这个结构是自己定义的，可根据用户的需要定义）。当调用函数ProtocolBindAdapter（）调用函数NdisOpenAdapter（）进行绑定时，是以&Adapt->BindingHandle作为函数NdisOpenAdapter（）的第三个参数的，这样Adapt->BindingHandle就指向了NDIS_OPEN_BLOCK1（注意，调用函数NdisOpenAdapter（）时的第三个参数会返回指向绑定以后的NDIS_OPEN_BLOCK指针）。然后函数ProtocolBindAdapter（）会调用函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（），该函数会进一步调用XPASSTHRU的NDIS_MINIPORT_CHARACTERISTICS->InitializeHandler（）函数。上面我们讨论过，NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）中的第二个参数就是XPASSTHRU注册的小端口驱动的设备实例（即上面的RESULT1）。在函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）中会根据设备名称（RESULT1），找到对应的MINIPORT结构，并将其指针作为参数传递给NDIS_MINIPORT_CHARACTERISTICS->InitializeHandler（）函数（以后简称InitializeHandler（）函数）。在InitializeHandler（）函数中，会进一步将MINIPORT结构指针赋值给ADAPT->MiniportHandle（ADAPT就是上面在函数ProtocolBindAdapter（）中分配的那个结构）。
    这样数据结构ADAPT中就含有了两个指针，一个指向NDIS_OPEN_BLOCK1，另一个指向MINIPORT-IM，而NDIS_OPEN_BLOCK1和PROT-IM是密切联系的，所以ADAPT就将PROT-IM和MINIPORT-IM紧密的联系起来了。
    另外注意，NDIS_MINIPORT_BLOCK->DeviceContext是指向我们的ADAPT结构的，这个赋值在函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）中完成。上面谈到了也是在函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）中完成了从ADAPT-> MiniportHandle到MINIPORT的绑定，所以在函数NdisIMInitializeDeviceInstanceEx（）中完成了ADAPT和MINIPORT的互相连接（即指针互相指向）。
函数InitializeHandler（）中可以利用句柄MINIPORT的句柄得到我们的ADAPT结构，具体实现这个功能的函数是NdisIMGetDeviceContext（），这个函数的参数是个NDIS_HANDLE类型，但是在该函数内部，会将这个参数转换成NDIS_MINIPORT_BLOCK结构，并返回NDIS_MINIPORT_BLOCK->DeviceContext。
在函数NdisOpenAdapter（）中，除了上面提到的完成了由Adapt->BindingHandle到NDIS_OPEN_BLOCK1的指向外，还完成了我们没有提到的由NDIS_OPEN_BLOCK1-> ProtocolBindingContext到ADAPT的指向，所以函数NdisOpenAdapter（）完成了ADAPT和NDIS_OPEN_BLOCK1的互相连接（即指针互相指向）。
    讲到这里，我们上图完善为下图：



    下面大家也许就可以做一些HOOK了，例如对OPEN_BLOCK结构的HOOK，对ADAPT的HOOK等，这里就不作介绍了，呵呵。