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罗云彬VxD教程--DeviceIoControl接口

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VxD接口
VxD总共提供了4种接口。

l         VxD services                    VxD服务

l         V86 Interface                   V86接口

l         Protected-mode (PM) Interface   保护模式接口

l         Win32 DeviceIoControl Interface Win32设备输入输出控制接口

我们已经知道了VxD服务，V86和保护模式接口是由V86和保护模式程序调用的。因为V86和保护模式程序是16位的，我们不能在Win32应用程序中使用那两种接口。在Windows 95中，微软给Win32应用程序加了另外一个接口所以Win32应用程序可以调用VxD的服务：DeviceIoControl接口（设备输入输出控制接口）

DeviceIoControl接口
简单的说，DeviceIoControl接口是一种为Win32程序准备的调用VxD内部函数的方法。不要混淆DeviceIoControl接口调用函数和用VxD服务调用函数，这两种方法是不一样的。比如说，DeviceIoControl function1 也许和Vxd service1是不一样的。你应给把DeviceIoControl函数作为一种只为Win32应用程序提供的单独的函数。

在Win32程序方面：
首先用CreateFile来打开/加载一个VxD。如果调用成功的话，VxD将会创建/加再到内存中并且CreateFile把VxD的句柄返回到eax中。

接着你调用DeviceIoControlAPI函数来选择要运行的函数。DeviceIoControl函数遵循下面的语法：

DeviceIoControl PROTO  hDevice:DWORD,\

                                        dwIoControlCode:DWORD,\

                                        lpInBuffer:DWORD,\

                                        nInBufferSize:DWORD,\

                                        lpOutBuffer:DWORD,\

                                        nOutBufferSize:DWORD,\

                                        lpBytesReturned:DWORD,\

                                        lpOverlapped:DWORD

l         hDevice 是从CreateFile返回的VxD句柄。

l         dwIoControlCode是用来制定VxD将要进行的操作。你应该在你要选用那种操作之前得到可能的dwIoControlCode值得列表。

l         lpInBuffer是包含了VxD完成dwIoControlCode所制定操作的数据的缓冲区地址。如果这个操作不需要数据，你可以传为NULL。

l         nInBufferSize是由lpInBuffer所指向的缓冲区的地址的大小（byte）。

l         lpOutBuffer是VxD程序在操作成功之后要将输出数据输出到的缓冲区。如果这个操作没有任何返回值，这个值可以为NULL。

l         nOutBufferSize是lpOutBuffer所指向的缓冲区的大小（byte）。

l         lpBytesReturned是一个dword型变量的地址。这个变量用来接收VxD在lpOutBuffer中写入数据的大小。

l         如果你想要把操作设成异步的，lpOverlapped是一个OVERLAPPED结构的指针。如果你要一直等直到操作完成，这个值为NULL。

在VxD方面：
VxD程序必须处理w32_deviceIoControl消息。当VxD收到w32_deviceIoControl消息，它的寄存器是如下值：

l         ebx 是VM的句柄。

l         esi 是指向DIOCParams结构的指针。DIOCParams包含了从win32程序传送的信息。

DIOCParams是按照如下定义的：

DIOCParams STRUC

    Internal1          DD ?

    VMHandle           DD ?

    Internal2          DD ?

    dwIoControlCode    DD ?

    lpvInBuffer        DD ?

    cbInBuffer         DD ?

    lpvOutBuffer       DD ?

    cbOutBuffer        DD ?

    lpcbBytesReturned  DD ?

    lpoOverlapped      DD ?

    hDevice            DD ?

    tagProcess         DD ?

DIOCParams ENDS

l         Internal1       是指向Win32应用应用程序用户寄存器结构的指针。

l         VMHandle        虚拟机句柄

l         Internal2       是指向设备描述块(DDB)的句柄。

l         dwIoControlCode, lpvInBuffer, cbInBuffer, lpvOutBuffer, cbOutBuffer, lpcbBytesReturned, lpOverlapped是传送到DeviceIoControl API的参数。

l         hDevice是       ring-3级设备句柄。

l         tagProces       是过程的标签。

在DIOCParams结构中有所有从Win32应用程序传送到你的VxD的信息。

你的VxD至少要处理DIOC_Open(传送到dwIoControlCode),那是当Win32程序调用CreateFile打开你的VxD时VWIN32发送给你的VxD的。如果你的VxD准备好了，它必须在eax中返回0而且CreateFile也会成功。如果你的VxD没有准备好，它必须在eas中返回一个非零值而且CreateFile也会失败。除了DIOC_Open,当Win32程序关闭这个设备句柄时，你的VxD将会从VWIN32收到DIOC_Closehandle。

能由CreateFile加载的最小的动态VxD框架：

.386p
include vmm.inc
include vwin32.inc

DECLARE_VIRTUAL_DEVICE DYNAVXD,1,0, DYNAVXD_Control,\
     UNDEFINED_DEVICE_ID, UNDEFINED_INIT_ORDER

Begin_control_dispatch DYNAVXD
    Control_Dispatch w32_DeviceIoControl, OnDeviceIoControl
End_control_dispatch DYNAVXD

VxD_PAGEABLE_CODE_SEG
BeginProc OnDeviceIoControl
    assume esi:ptr DIOCParams
    .if [esi].dwIoControlCode==DIOC_Open
        xor eax,eax
    .endif
    ret
EndProc OnDeviceIoControl
VxD_PAGEABLE_CODE_ENDS

end

;--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
;   Module Definition File
;---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

VXD DYNAVXD DYNAMIC

SEGMENTS
    _LPTEXT      CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    _LTEXT       CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    _LDATA       CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    _TEXT        CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    _DATA        CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    CONST        CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    _TLS         CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    _BSS         CLASS 'LCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE
    _LMGTABLE    CLASS 'MCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE IOPL
    _LMSGDATA    CLASS 'MCODE'    PRELOAD NONDISCARDABLE IOPL
    _IMSGTABLE   CLASS 'MCODE'    PRELOAD DISCARDABLE IOPL
    _IMSGDATA    CLASS 'MCODE'    PRELOAD DISCARDABLE IOPL
    _ITEXT       CLASS 'ICODE'    DISCARDABLE
    _IDATA       CLASS 'ICODE'    DISCARDABLE
    _PTEXT       CLASS 'PCODE'    NONDISCARDABLE
    _PMSGTABLE   CLASS 'MCODE'    NONDISCARDABLE IOPL
    _PMSGDATA    CLASS 'MCODE'    NONDISCARDABLE IOPL
    _PDATA       CLASS 'PDATA'    NONDISCARDABLE SHARED
    _STEXT       CLASS 'SCODE'    RESIDENT
    _SDATA       CLASS 'SCODE'    RESIDENT
    _DBOSTART    CLASS 'DBOCODE'  PRELOAD NONDISCARDABLE CONFORMING
    _DBOCODE     CLASS 'DBOCODE'  PRELOAD NONDISCARDABLE CONFORMING
    _DBODATA     CLASS 'DBOCODE'  PRELOAD NONDISCARDABLE CONFORMING
    _16ICODE     CLASS '16ICODE'  PRELOAD DISCARDABLE
    _RCODE       CLASS 'RCODE'

EXPORTS
    DYNAVXD_DDB  @1

完整例子：
下面是一段加载动态VxD并且通过DeviceIoControl API 来调用VxD内部函数的Win32应用程序的源代码。

; VxDLoader.asm

.386
.model flat,stdcall
include windows.inc
include kernel32.inc
includelib kernel32.lib
include user32.inc
includelib user32.lib

.data
    AppName db "DeviceIoControl",0
    VxDName db "\\.\shellmsg.vxd",0
    Success db "The VxD is successfully loaded!",0
    Failure db "The VxD is not loaded!",0
    Unload db "The VxD is now unloaded!",0
    MsgTitle db "DeviceIoControl Example",0
    MsgText db "I'm called from a VxD!",0
    InBuffer dd offset MsgTitle
                  dd offset MsgText
.data?
    hVxD dd ?
.code
start:
    invoke CreateFile,addr VxDName,0,0,0,0,FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE,0
    .if eax!=INVALID_HANDLE_VALUE
        mov hVxD,eax
        invoke MessageBox,NULL,addr Success,addr AppName,MB_OK+MB_ICONINFORMATION
        invoke DeviceIoControl,hVxD,1,addr InBuffer,8,NULL,NULL,NULL,NULL
        invoke CloseHandle,hVxD
        invoke MessageBox,NULL,addr Unload,addr AppName,MB_OK+MB_ICONINFORMATION
    .else
        invoke MessageBox,NULL,addr Failure,NULL,MB_OK+MB_ICONERROR
    .endif
    invoke ExitProcess,NULL
end start

下面这段源代码是由 vxdloader.asm 调用的动态VxD。
; ShellMsg.asm

.386p
include vmm.inc
include vwin32.inc
include shell.inc

DECLARE_VIRTUAL_DEVICE SHELLMSG,1,0, SHELLMSG_Control,\
     UNDEFINED_DEVICE_ID, UNDEFINED_INIT_ORDER

Begin_control_dispatch SHELLMSG
    Control_Dispatch w32_DeviceIoControl, OnDeviceIoControl
End_control_dispatch SHELLMSG

VxD_PAGEABLE_DATA_SEG
    pTitle dd ?
    pMessage dd ?
VxD_PAGEABLE_DATA_ENDS

VxD_PAGEABLE_CODE_SEG
BeginProc OnDeviceIoControl
    assume esi:ptr DIOCParams
    .if [esi].dwIoControlCode==DIOC_Open
        xor eax,eax
    .elseif [esi].dwIoControlCode==1
        mov edi,[esi].lpvInBuffer
        ;-----------------------------------
        ; copy the message title to buffer
        ;-----------------------------------
        VMMCall _lstrlen, <[edi]>
        inc eax
        push eax
        VMMCall _HeapAllocate,<eax,HEAPZEROINIT>
        mov pTitle,eax
        pop eax
        VMMCall _lstrcpyn,<pTitle,[edi],eax>
        ;-----------------------------------
        ; copy the message text to buffer
        ;-----------------------------------
        VMMCall _lstrlen, <[edi+4]>
        inc eax
        push eax
        VMMCall _HeapAllocate,<eax,HEAPZEROINIT>
        mov pMessage,eax
        pop eax
        VMMCall _lstrcpyn,<pMessage,[edi+4],eax>
        mov edi,pTitle
        mov ecx,pMessage
        mov eax,MB_OK
        VMMCall Get_Sys_VM_Handle
        VxDCall SHELL_sysmodal_Message
        VMMCall _HeapFree,pTitle,0
        VMMCall _HeapFree,pMessage,0
        xor eax,eax
    .endif
    ret
EndProc OnDeviceIoControl
VxD_PAGEABLE_CODE_ENDS

end

分析：
我们从VxDLoader.asm开始。

Invoke CreateFile,addrVxDName,0,0,0,0,FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE,0
    .if eax!=INVALID_HANDLE_VALUE
        mov hVxD,eax
        ....
    .else
        invoke MessageBox,NULL,addr Failure,NULL,MB_OK+MB_ICONERROR
    .endif

我们调用CreateFile来加载动态VxD。注意FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE标记。当从CreateFile返回的VxD句柄被关闭的时候，这个标志通知Windows卸载VxD。如果CreateFile成功，我们把VxD句柄保存起来。

invoke MessageBox,NULL,addr Success,addr AppName,MB_OK+MB_ICONINFORMATION
invoke DeviceIoControl,hVxD,1,addr InBuffer,8,NULL,NULL,NULL,NULL
invoke CloseHandle,hVxD
invoke MessageBox,NULL,addr Unload,addr AppName,MB_OK+MB_ICONINFORMATION

当VxD加载/卸载的时候，这个程序会显示一个消息框。它令dwIoControlCode=1然后调用DeviceIoControl。将InBuffer的地址传给lpInBuffer，将InBuffer的大小传给nInBufferSize。InBuffer是一个包括两个元素的数组：每个元素都是一个字符串的地址。

MsgTitle db "DeviceIoControl Example",0
    MsgText db "I'm called from a VxD!",0
    InBuffer dd offset MsgTitle
                  dd offset MsgText

现在我们看一下这段VxD。

它只处理w32_deviceIoControl消息。当w32_deviceIoControl消息发送的时候，调用OnDeviceIoControl函数。

BeginProc OnDeviceIoControl
    assume esi:ptr DIOCParams
    .if [esi].dwIoControlCode==DIOC_Open
        xor eax,eax

OnDeviceIoControl 处理DIOC_Open，再eas中返回0。

.elseif [esi].dwIoControlCode==1
        mov edi,[esi].lpvInBuffer

它也处理control code 等于1。它做的第一件事是取出在lpyInBuffer中的数据。这个数据是传送到DeviceIoControl API 的lpInBuffer中的两个dword值。它把指向dword数组的地址放到edi中。第一个dword是作为消息框标题的字符串地址。第二个dword是作为消息框文本的字符串地址。

        ;-----------------------------------
        ; copy the message title to buffer
        ;-----------------------------------
        VMMCall _lstrlen, <[edi]>
        inc eax
        push eax
        VMMCall _HeapAllocate,<eax,HEAPZEROINIT>
        mov pTitle,eax
        pop eax
        VMMCall _lstrcpyn,<pTitle,[edi],eax>

它调用VMM服务lstrlen来计算消息框标题的长度。lstrlen在eax中返回字符串的长度。我们把这个长度加1来包括结束标记NULL。下一步我们通过调用HeapAllocate来分配一块足够大可以容纳字符串和它的结束标记NULL内存。加上HEAPZEROINIT标记使HeapAllocate将这块内存清零。HeapAllocate在eax中返回这块内存的地址。我们然后从win32 app的地址空间把字符串拷贝到我们申请的内存中。我们对要做消息框文本的字符串做同样的操作。

        mov edi,pTitle
        mov ecx,pMessage
        mov eax,MB_OK
        VMMCall Get_Sys_VM_Handle
        VxDCall SHELL_sysmodal_Message

我们把标题和文本的地址分别存在edi和ecx中。把想要的标记放在eax中，通过调用Get_Sys_VM_handle得到系统VM的VM 句柄。然后调用SHELL_sysbodal_Message 。SHELL_sysModal_Message是系统SHELL_Message的模式版本。它冻结系统直到用户对消息框做出反应。

        VMMCall _HeapFree,pTitle,0
        VMMCall _HeapFree,pMessage,0

当SHELL_sysmodal_Message返回时，我们用_HeapFree释放内存。

总结：
DeviceIoControl接口使你的win32应用程序使用动态VxD作为一个ring-0 DLL扩展非常理想。

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