使用TDI与WinSock进行客户端服务器编程

题目：使用TDI与WinSock进行客户端服务器编程
日期：2010年12月24日
作者：Cryin (http://hi.baidu.com/justear)

简介：

在本文中，您将了解到使用传输驱动程序接口TDI与应用层套接字WinSock客户端服务器应用程序内核级编程实现细节。介绍常用的TDI函数并提供编写TDI与WinSock(TCP)应用程序的详细说明。最后还提供了源代码以演示编写程序的步骤。

开始之前：

在开始学习本文内容之前，假设读者以具备以下基础：
   • Windows 内核级编程的知识和经验
   • 网络编程概念及应用层Socket编程经验
   • 了解并安装有Microsoft DDK

WinSock（服务端）：

应用层套接字编程流程比较简单，这里简单介绍：
• 加载套接字库并创建Socket(socket())
• 绑定套接字到指定端口和IP(bind())
• 设置套接字进行监听以等待连接请求(listen())
• 接受连接请求(accept())
• 发送或接收信息(send()/recv())
• 关闭套接字(closesocket())

TDI（客户端）：

TDI 定义在传输协议栈中较高级别公开的内核模式网络接口，如下图：

                                    图：传输协议栈
TDI应用程序可以分为两种类型，与基于Socket的应用程序类似：
    • 面向连接(使用TCP协议，通信可靠)
    • 面向误连接(使用UDP协议，通信不可靠)

常用TDI函数：

这里讨论一些比较常用的TDI,以便实现基于传输驱动程序接口TDI与WinSock客户端服务器编程。

打开TDI设备：

VOID InitializeObjectAttributes(
    OUT POBJECT_ATTRIBUTES InitializedAttributes,
    IN PUNICODE_STRING ObjectName,
    IN ULONG Attributes,
    IN HANDLE RootDirectory,
    IN PSECURITY_DESCRIPTOR SecurityDescriptor
);
所附带的参数：
InitializedAttributes
     要初始化的OBJECT_ATTRIBUTES结构的指针
ObjectName
     Unicode 设备名称，对于无连接的情况为 deviceUDP，对于本文是面向连接的通信，则为 deviceTCP。此 ObjectName必须为   Unicode 字符串。该 Unicode 字符串可以使用 RtlInitUnicodeString 库调用进行初始化。
Attributes
    只需填写为OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE即可
RootDirectory
    此处为NULL
SecurityDescriptor
     设置安全描述符。由于笔者总是打开内核句柄，所以很少设置这个参数

接下来需要打开本地传输地址的文件对象，客户端应用程序必须调用ZwCreateFile函数并在扩展属性中传递此地址。当ZwCreateFile成功调用时，将返回传输文件(表示连接端点)的句柄。客户端必须调用ObReferenceObjectByHandle函数，该函数将返回相应的传输文件对象。该传输文件对象将用于向远程服务端发送数据或接收数据。此外客户端必须事件处理例程以接收各种网络事件，如接收数据、断开连接、错误等。
NTSTATUS ObReferenceObjectByHandle(
    IN HANDLE Handle,
    IN ACCESS_MASK DesiredAccess,
    IN POBJECT_TYPE ObjectType OPTIONAL,
    IN KPROCESSOR_MODE AccessMode,
    OUT PVOID *Object,
    OUT POBJECT_HANDLE_INFORMATION HandleInformation OPTIONAL
);
所附带的参数：
Handle
     为对象指定一个打开句柄。此句柄由 ZwCreateFile 返回。
DesiredAccess
     指定所请求的对象访问权限类型。此字段的解释取决于对象类型。
ObjectType
     指向对象类型的指针。可以为 *IoFileObjectType 或 *ExEventObjectType。如果 AccessMode 为 KernelMode，此参数可以为 NULL。
AccessMode
     指定要为访问检查使用的访问模式。必须为 UserMode 或 KernelMode。对于底层驱动程序，应指定 KernelMode。
Object
     指向接收对象指针的变量。
HandleInformation
    驱动程序会将此参数设置为 NULL。

VOID KeInitializeEvent(
    IN PRKEVENT Event,
    IN EVENT_TYPE Type,
    IN BOOLEAN State
);
所附带的参数：
Event
     指向事件对象地址的指针
Type
     事件类型，NotificationEvent 或者SynchronizationEvent
State
     事件初始化信号状态

IoSetCompletionRoutine函数将向基础驱动程序注册回调函数，以在链中底层驱动程序完成了对 IRP 的请求时进行调用。将在 IRP 完成（成功或失败）和取消 IRP 请求时调用回调例程。
VOID IoSetCompletionRoutine(
    IN PIRP Irp,
    IN PIO_COMPLETION_ROUTINE CompletionRoutine,
    IN PVOID Context,
    IN BOOLEAN    InvokeOnSuccess,
    IN BOOLEAN InvokeOnError,
    IN BOOLEAN InvokeOnCancel
);
所附带的参数：
Irp
     指向驱动程序希望跟踪的 IRP 的指针
CompletionRoutine
     指定驱动程序提供的 IoCompletion 例程（更低层的驱动程序完成数据包时调用）的入口点
Context
     指向驱动程序确定的上下文的指针，以将该上下文传递给 IoCompletion 例程
InvokeOnSuccess
     指定如果 IRP 完成，且 IRP 的 IO_STATUS_BLOCK 结构中包含成功状态值，是否基于 NT_SUCCESS 宏（在 ntdef.h 中定义）的结果调用完成例程
InvokeOnError
     指定如果 IRP 完成，且 IRP 的 IO_STATUS_BLOCK 结构中非成功状态值，是否调用完成例程
InvokeOnCancel
     指定如果驱动程序或内核调用 IoCancelIrp 来取消 IRP，是否调用完成例程

IoAllocateMdl 函数用于分配 MDL 结构，该结构足够对提供的缓冲区进行映射。驱动程序间传输的数据均采用 MDL 结构的形式。驱动程序应使用此函数分配的 MDL 调用 MmBuildMdlForNonPagedPool 以从非分页池建立 MDL。此外，还可以选择将此函数与具有 IRP 的 MDL 关联（如果传递了此 IRP）。
PMDL IoAllocateMdl(
    IN PVOID VirtualAddress,
    IN ULONG Length,
    IN BOOLEAN SecondaryBuffer,
    IN BOOLEAN ChargeQuota,
    IN OUT PIRP Irp OPTIONAL );
所附带的参数：
VirtualAddress
     指向 MDL 要描述的缓冲区的虚拟基地址的指针
Length
     指定 MDL 要描述的缓冲区的长度（以字节为单位）。此值必须小于以下公式的计算值： PAGE_SIZE * (65535 - sizeof
(MDL)) / sizeof(ULONG_PTR)
SecondaryBuffer
     指示缓冲区是主缓冲区还是次缓冲区。确定 MDL 如何链接到 IRP。IRP 中除 MDL 描述的第一个缓冲区外的所有缓冲区均被视为次缓冲区。如果没有与 MDL 关联的 IRP，此字段必须为 FALSE
ChargeQuota
     应由中间驱动程序设置为 FALSE。只有特定的高层驱动程序才能将此值设置为 TRUE，应在发出 I/O 请求以分配另一个 IRP 线程的上下文中调用此类驱动程序。 Irp 指向与 MDL 关联的 IRP 的指针。如果 Irp 指针非空，所分配的 MDL 将根据 SecondaryBuffer 的值与指定的 IRP 的 MDL 列表关联

IoCallDriver 会在进行调用时将经过格式化的 IRP 请求传递给基础驱动程序（按照在设备对象指定的方式）。在调用此函数前，调用驱动程序必须为目标驱动程序设置 I/O 堆栈位置。（有关更多信息，请参阅 DDK 帮助中关于将 IRP 传递到驱动程序栈的内容。）调用方必须检查返回值，以确保已由较低层的驱动程序完成了 IRP 请求。如果返回值不是 SUCCESS，则调用方在继续下一个任务之前，必须等待相应的事件。

补充：综合编程 , 其他综合 ,