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最近我对spi滤包技术(就是防火墙基于用户级的滤包)做了一番研究，也自己编程进行了实现，到现在，也算是有些心得了吧。因此，写出这篇算是总结也算是心得的东西拿出来和大家分享，希望对大家有用。在进入正题之前，我先要感谢那些无私共享出自己研究成果的前辈们，尤其是safechina的TOo2y，他的文章《基于SPI的数据报过滤原理与实现》可以说是我研究spi滤包技术的良师，说得不好听，我这个源代码实际上就是他那篇源代码的翻版。
说到spi滤包，首先要了解一下winsock2 spi。spi中文名叫服务提供者接口。winsock2 spi允许开发两种服务提供者：传输提供者和名字空间提供者，在这里我们要用到的是传输提供者。winsock2 spi与winsock2 api相对应，分别在winsock的两端。它们的具体结构如下图：
-------------------------------------
|Windows socket 2 应用程序|
-----------------------------------------Windows socket 2 API
| WS2_32.DLL |
---------------------------------------- Windows socket 2 SPI
| 分层提供者 |
-------------------SPI
| 分层提供者 |
----------------------------------- SPI
| 基础提供者 |
-----------------------------------
对于大部分winsock2 api函数，都对应一个winsock2 spi函数。调用这些winsock2 api函数时，ws2_32.dll会将其映射到一个winsock2 spi函数然后执行，以实现我们的正常通信(如WSASend映射到WSPSend)。而这些spi函数，在需要时以加载dll的形式进入内存。所以，每一个服务提供者就对应一个dll，在需要该服务提供者时，ws2_32.dll就会加载其对应的dll。但是，由上图可以看出来，传输服务提供者可以不止一个(事实上一个系统中的服务提供者都不会只有一个)，允许存在多层的服务提供者，那么，我们在实现通信应用程序时，会加载哪一个服务提供者的dll呢？这就是ws2_32.dll的工作了。winsock 2有一个系统配置表，里面存放着系统中所有传输服务提供者的信息。在应用程序建立套接字时，ws2_32.dll在这个winsock 2系统配置表中按顺序搜索第一个与套接字相匹配的传输服务提供者，然后加载此提供者对应的dll。
以上就是应用服务提供者的基本原理了，但是我们现在是要滤包，究竟应该怎么去实现呢？其实，只要我们能自己构建一个服务提供者，然后把它放到所有服务提供者的顶端，那么，ws2_32.dll在需要时就会加载我们自己的服务提供者，就会加载我们自己打造的dll，那么，我们只要在我们自己的这个dll里面实现滤包就行了。但是，具体应该怎么做呢？还是让我们先回到上图吧。从图中可以看出，服务提供者可以是分层的。比如，我们现在加载的是第一层的服务提供者的dll，在这个dll中，有一个唯一的入口函数是WSPStartup，这个函数与api WSAStartup相对应，其函数原型如下：
int WSPAPI WSPStartup(WORD wversionrequested,
LPWSPDATA lpwspdata,
LPWSAPROTOCOL_INFOW lpprotoinfo,
WSPUPCALLTABLE upcalltable,
LPWSPPROC_TABLE lpproctable);
前面说了，这个函数是传输服务提供者的唯一的入口函数，而其他的与api相对应的spi函数是由参数lpproctable给出的。lpproctable是一个指针，指向一个结构，而这个结构中就存放着另外那些spi函数的指针。好了，回到原题，假设我们现在加载第一层服务提供者的dll，那么，当应用程序调用api比如WSASend时，就会通过WSPStartup函数的lpproctable参数，寻找spi函数WSPSend然后执行。一般情况下，在这一层spi的WSPSend函数中，在执行其特定操作之后，就会调用下一层服务提供者的WSPSend函数，实现往下一层的传递(这要通过加载下一层spi的dll，找到它的WSPStartup函数来实现)。这就是正常的通信。现在，我们是要滤包，那么，只要我们在这一层的WSPSend函数中不调用下一层的WSPSend不就行了？正确！这就是我这个spi滤包的思路了。
下面给出源代码，包括安装部分和dll部分，欢迎大家批评。
1.安装部分
#define UNICODE
#define _UNICODE
#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <ws2spi.h>
#include <sporder.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#pragma comment(lib,"sporder.lib");
GUID FilterGuid={0xfdfdfdfd,0x116a,0x5151,{0x8f,0xd4,0x21,0x21,0xf2,0x7b,0xd9,0xa9}};
GUID FilterChainGuid={0xfdfdfdfd,0x2121,0x5151,{0x8f,0xd4,0x21,0x21,0xcc,0x7b,0xd9,0xaa}};
WSAPROTOCOL_INFOW *lpAllProtoInfo;
int TotalNum;
void usage()
{
printf("***********************************\n");
printf("* Made by ffantasyYD *\n");
printf("* QQ:76889713 *\n");
printf("* email:ffantasyYD@163.com *\n");
printf("***********************************\n");
printf("This program have 1 param: InstallFilter (/install or /remove)\n");
printf("If you select '/install',you will install the filter;\n");
printf("and if you select '/remove',you will remove the filter that you have installed.\n");
}
void ChangeFromUnicode(unsigned short *UValue,char *Value)
{
int i=0;
while(UValue[i]!=0)
{
Value[i]=UValue[i];
i++;
}
Value[i]=0;
}
void ChangeToUnicode(char *Value,unsigned short *UValue)
{
int i=0;
while(Value[i]!=0)
{
UValue[i]=Value[i];
i++;
}
UValue[i]=0;
}
bool GetAllFilter()
{
DWORD size=0;
int Error;
lpAllProtoInfo=NULL;
TotalNum=0;
::WSCEnumProtocols(NULL,lpAllProtoInfo,&size,&Error);
if(Error!=WSAENOBUFS)
{
return 0;
}
lpAllProtoInfo=new WSAPROTOCOL_INFOW[size];
memset(lpAllProtoInfo,0,size);
if((TotalNum=::WSCEnumProtocols(NULL,lpAllProtoInfo,&size,&Error))==SOCKET_ERROR)
{
return 0;
}
return 1;
}
bool FreeFilter()
{
delete []lpAllProtoInfo;
return 1;
}
void install()
{
int i;
DWORD ThisId,NextId;
WSAPROTOCOL_INFOW ipProtoInfo,ipChainInfo;
char szProto[WSAPROTOCOL_LEN+1]={0};
char dllPath[MAX_PATH]={0};
unsigned short UDllPath[MAX_PATH]={0};
DWORD *lpCatalogEntry=NULL;
int iptrue=0,tcptrue=0;
//以下部分是安装自己的服务提供者
GetAllFilter();
for(i=0;i<TotalNum;i++)
{
if((iptrue!=1)&&(lpAllProtoInfo[i].iAddressFamily==AF_INET)&&(lpAllProtoInfo[i].iProtocol==IPPROTO_IP))
{
memcpy(&ipProtoInfo,&lpAllProtoInfo[i],sizeof(WSAPROTOCOL_INFOW));
ipProtoInfo.dwServiceFlags1=lpAllProtoInfo[i].dwServiceFlags1 & (~XP1_IFS_HANDLES);
iptrue++;
}
if((tcptrue!=1)&&(lpAllProtoInfo[i].iAddressFamily==AF_INET)&&(lpAllProtoInfo[i].iProtocol==IPPROTO_TCP))
{
memcpy(&ipChainInfo,&lpAllProtoInfo[i],sizeof(WSAPROTOCOL_INFOW));
NextId=lpAllProtoInfo[i].dwCatalogEntryId;
ipChainInfo.dwServiceFlags1=lpAllProtoInfo[i].dwServiceFlags1 & (~XP1_IFS_HANDLES);
tcptrue++;
}
}
strcpy(szProto,"IP_FILTER");
ChangeToUnicode(szProto,ipProtoInfo.szProtocol);
ipProtoInfo.ProtocolChain.ChainLen=0; //表示分层服务提供者
::GetCurrentDirectory(MAX_PATH,dllPath);
strcat(dllPath,"\\PacketFilter.dll");
ChangeToUnicode(dllPath,UDllPath);
if(::WSCInstallProvider(&FilterGuid,UDllPath,&ipProtoInfo,1,NULL)==SOCKET_ERROR)
{
printf("Install Provider failed!\n");
return;
}
FreeFilter();
//以下部分是安装协议链
GetAllFilter();
for(i=0;i<TotalNum;i++)
{
if(lpAllProtoInfo[i].ProviderId==FilterGuid)
{
ThisId=lpAllProtoInfo[i].dwCatalogEntryId;
break;
}
}
memset(szProto,0,WSAPROTOCOL_LEN+1);
strcpy(szProto,"IP_CHAIN");
ChangeToUnicode(szProto,ipChainInfo.szProtocol);
if(ipChainInfo.ProtocolChain.ChainLen==1)
{
ipChainInfo.ProtocolChain.ChainEntries[1]=NextId;
}
else
{
for(i=ipChainInfo.ProtocolChain.ChainLen;i>0;i--)
{
ipChainInfo.ProtocolChain.ChainEntries[i]=ipChainInfo.ProtocolChain.ChainEntries[i-1];
}
}
ipChainInfo.ProtocolChain.ChainLen++;
ipChainInfo.ProtocolChain.ChainEntries[0]=ThisId; //将自定义的服务提供者放到协议链的顶端
if(::WSCInstallProvider(&FilterChainGuid,UDllPath,&ipChainInfo,1,NULL)==SOCKET_ERROR)
{
printf("Install Chain failed!\n");
return;
}
FreeFilter();
//以下部分是重排系统中的服务提供者
GetAllFilter();
lpCatalogEntry=new DWORD[TotalNum];
int k=0;
for(i=0;i<TotalNum;i++)
{
if((lpAllProtoInfo[i].ProviderId==FilterGuid)||(lpAllProtoInfo[i].ProviderId==FilterChainGuid))
{
lpCatalogEntry[k]=lpAllProtoInfo[i].dwCatalogEntryId;
k++;
}
}
for(i=0;i<TotalNum;i++)
{
if((lpAllProtoInfo[i].ProviderId!=FilterGuid)&&(lpAllProtoInfo[i].ProviderId!=FilterChainGuid))
{
lpCatalogEntry[k]=lpAllProtoInfo[i].dwCatalogEntryId;
k++;
}
}
if(::WSCWriteProviderOrder(lpCatalogEntry,TotalNum)!=ERROR_SUCCESS)
{
printf("Write the provider's order failed!\n");
return;
}
delete []lpCatalogEntry;
FreeFilter();
printf("Install successful!\n");
return;
}
void remove()
{
if(::WSCDeinstallProvider(&FilterChainGuid,NULL)==SOCKET_ERROR)
{
printf("Remove Chain failed!\n");
return;
}
if(::WSCDeinstallProvider(&FilterGuid,NULL)==SOCKET_ERROR)
{
printf("Remove Provider failed!\n");
return;
}
printf("Remove successful!\n");
return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
usage();
if(argc!=2)
{
return 0;
}
printf("Start..............\n");
if(strcmp(argv[1],"/install")==0)
{
install();
}
if(strcmp(argv[1],"/remove")==0)
{
remove();
}
return 0;
}
2.dll部分
#define UNICODE
#define _UNICODE
#include "stdafx.h"
#include "ws2spi.h"
#include "tchar.h"
#pragma comment (lib,"ws2_32.lib")
//extern "C" __declspec(dllexport) int WSPAPI WSPStartup(WORD wversionrequested,
// LPWSPDATA lpwspdata,
// LPWSAPROTOCOL_INFOW lpprotoinfo,
// WSPUPCALLTABLE upcalltable,
// LPWSPPROC_TABLE lpproctable);
GUID FilterGuid={0xfdfdfdfd,0x116a,0x5151,{0x8f,0xd4,0x21,0x21,0xf2,0x7b,0xd9,0xa9}};
WSAPROTOCOL_INFOW *lpAllProtoInfo;
int TotalNum;
void ChangeFromUnicode(unsigned short *UFilterPath,char *FilterPath)
{
int i=0;
while(UFilterPath[i]!=0)
{
FilterPath[i]=UFilterPath[i];
i++;
}
FilterPath[i]=0;
}
bool GetAllFilter()
{
DWORD size;
int Error;
lpAllProtoInfo=NULL;
TotalNum=0;
::WSCEnumProtocols(NULL,lpAllProtoInfo,&size,&Error);
if(Error!=WSAENOBUFS)
{
return 0;
}
lpAllProtoInfo=new WSAPROTOCOL_INFOW[size];
memset(lpAllProtoInfo,0,size);
if((TotalNum=::WSCEnumProtocols(NULL,lpAllProtoInfo,&size,&Error))==SOCKET_ERROR)
{
return 0;
}
return 1;
}
bool FreeFilter()
{
delete []lpAllProtoInfo;
return 1;
}
int WSPAPI WSPSend(SOCKET s,
LPWSABUF lpBuffers,
DWORD dwBufferCount,
LPDWORD lpNumberOfBytesSent,
DWORD dwFlags,
LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,
LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionROUTINE,
LPWSATHREADID lpthreadid,
LPINT lperrno)
{
//不往下一层spi传递，以达到滤包的目的。如要对包进行筛选，也可以在此进行处理。
return 0;
}
int WSPAPI WSPSendTo(SOCKET s,
LPWSABUF lpbuffer,
DWORD dwbuffercount,
LPDWORD lpnumberofbytessent,
DWORD dwflags,
const struct sockaddr FAR *lpto,
int itolen,
LPWSAOVERLAPPED lpoverlapped,
LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpcompletionroutine,
LPWSATHREADID lpthreadid,
LPINT lperrno)
{
//不往下一层spi传递，以达到滤包的目的。如要对包进行筛选，也可以在此进行处理。
return 0;
}
int WSPAPI WSPStartup(WORD wversionrequested,
LPWSPDATA lpwspdata,
LPWSAPROTOCOL_INFOW lpprotoinfo,
WSPUPCALLTABLE upcalltable,
LPWSPPROC_TABLE lpproctable)
{
DWORD ThisLayerId,NextLayerId;
HINSTANCE hNextDll;
LPWSPSTARTUP lpWspStartup;
int Error;
int i;
GetAllFilter();
for(i=0;i<TotalNum;i++)
{
if(memcmp(&lpAllProtoInfo[i].ProviderId,&FilterGuid,sizeof(GUID))==0)
{
ThisLayerId=(&lpAllProtoInfo[i])->dwCatalogEntryId;
break;
}
}
for(i=0;i<lpprotoinfo->ProtocolChain.ChainLen;i++)
{
if(lpprotoinfo->ProtocolChain.ChainEntries[i]==ThisLayerId)
{
NextLayerId=lpprotoinfo->ProtocolChain.ChainEntries[i+1];
break;
}
}
int DllPathSize=MAX_PATH;
unsigned short UnicodeDllPath[MAX_PATH]={0};
char DllPath[MAX_PATH]={0},ExpandDllPath[MAX_PATH]={0};
for(i=0;i<TotalNum;i++)
{
if(NextLayerId==lpAllProtoInfo[i].dwCatalogEntryId)
{
::WSCGetProviderPath(&lpAllProtoInfo[i].ProviderId,UnicodeDllPath,&DllPathSize,&Error);
}
}
ChangeFromUnicode(UnicodeDllPath,DllPath);
::ExpandEnvironmentStrings(DllPath,ExpandDllPath,MAX_PATH);
hNextDll=::LoadLibrary(ExpandDllPath); //加载下一层服务提供者
lpWspStartup=(LPWSPSTARTUP)::GetProcAddress(hNextDll,"WSPStartup");
lpWspStartup(wversionrequested,lpwspdata,lpprotoinfo,upcalltable,lpproctable);
lpproctable->lpWSPSendTo=WSPSendTo;
lpproctable->lpWSPSend=WSPSend;
FreeFilter();
return 0;
}
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,
DWORD ul_reason_for_call,
LPVOID lpReserved)
{
return TRUE;
}
文章写的粗浅，望大家见谅。如果大家有什么不明白，请参看TOo2y的《基于SPI的数据报过滤原理与实现》以及《windows网络编程技术》第14章 winsock 2 服务提供者接口。
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