(网络空间安全技术实践)11.1wdk的安装调试

1、网络空间安全技术实践教程,吕秋云，王小军，胡耿然，汪云路，王秋华 西安电子科技大学出版社,第三篇 网络安全理论与技术实验篇,第十一章 操作系统安全编程实验 11.1 WDK的安装调试,网络空间安全技术实践教程,2,11.1 WDK的安装调试,实验目的： 本实验要求在Windows下安装WDK，并且搭建驱动程序的调试环境，编译出第一个运行在Windows内核中的驱动程序。,网络空间安全技术实践教程,3,11.1 WDK的安装调试,实验预备理论： (1)对于操作系统来说，什么是Kernel Mode，什么是User Mode？ 为了不让程序任意存取资源，大部分的CPU架构都支持Kernel mode与User mode两种执行模式。当CPU运行于Kernel mode时，任务可以执行特权级指令，对任何I/O设备有全部的访问权，还能够访问任何虚拟地址和控制虚拟内存硬件；这种模式对应x86的ring0层，操作系统的核心部分，包括设备驱动程序都运行在该模式。当CPU运行于User Mode时，硬件防止特权指令的执行，并对内存和I/O空间的访问操作进行检查，如果运行的代码不能通过操作系统的某种门机

2、制，就不能进入内核模式；这种模式对应于x86的ring3层，操作系统的用户接口部分以及所有的用户应用程序都运行在该级别。,网络空间安全技术实践教程,4,11.1 WDK的安装调试,实验预备理论： (2)驱动程序是什么？Windows驱动有几种类型（例如NT/WDM等）？它一般运行在哪个Mode上？ 驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，可以说相当于硬件的接口，操作系统只能通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。Windows驱动程序分为两类，一类是不支持即插即用功能的NT式的驱动程序；另一类是支持即插即用功能的WDM式的驱动程序。他们都运行于kernel mode。 (3)Win32 API是什么？x86是什么意思？x64又是什么意思？ win32 API 是指微软32位平台的应用编程接口。 X86通常是指32位计算机系统。X64通常指64位计算机系统。,网络空间安全技术实践教程,5,11.1 WDK的安装调试,实验预备理论： (1)对于操作系统来说，什么是Kernel Mode，什么是User Mode？ 为了不让程序任意存取

3、资源，大部分的CPU架构都支持Kernel mode与User mode两种执行模式。当CPU运行于Kernel mode时，任务可以执行特权级指令，对任何I/O设备有全部的访问权，还能够访问任何虚拟地址和控制虚拟内存硬件；这种模式对应x86的ring0层，操作系统的核心部分，包括设备驱动程序都运行在该模式。当CPU运行于User Mode时，硬件防止特权指令的执行，并对内存和I/O空间的访问操作进行检查，如果运行的代码不能通过操作系统的某种门机制，就不能进入内核模式；这种模式对应于x86的ring3层，操作系统的用户接口部分以及所有的用户应用程序都运行在该级别。,网络空间安全技术实践教程,6,11.1 WDK的安装调试,实验要点说明：（实验难点说明） 安装WDK 编译NT驱动中的HelloWorld！ 调试环境的配置,网络空间安全技术实践教程,7,11.1 WDK的安装调试,实验准备： （实验环境，实验先有知识技术说明） Host机：装有WDK Version 7.1.0的Win7 x64位操作系统（或装有WDK Version 10.0.14393.0的Win10 x64位操作系统

4、） WinDbg 6.12.0002.633,网络空间安全技术实践教程,8,11.1 WDK的安装调试,实验准备： （实验环境，实验先有知识技术说明） 虚拟机：装有WDK Version 7600.16385.1的Windows 7 x64操作系统 DriverMonitor Version 3.2.0 DbgView Version 4.76 driver signature enforcement overrider Version 1.3b,网络空间安全技术实践教程,9,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 1）为Host机和虚拟机安装WDK 下面以为host机的Win7系统安装WDK为例说明WDK安装步骤。虚拟机的Win7系统中也需要安装wdk，步骤一致，版本选7.6或8.1，可在Windows官网依据系统版本查找。 首先，利用百度搜索WDK，如图11-1-1所示，进入官网下载wdk工具包，如图11-1-2所示。 下载后打开安装包，开始安装WDK7后，按照安装提示点击“下一步”即可完成安装，如图11-1-3所示。,网络空间安全技术实践教程,10,11.1 WDK的安装调试,实

5、验步骤： 2）第一个驱动程序的编译 (1)新建DriverEntry.c文件 在安装WDK之后，我们就可以开始编译驱动了。我们先在一个目录下新建一个文件DriverEntry.c，内容如下： #include void DriverUnload(PDRIVER_OBJECT driver) /Do nothing. NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT driver, PUNICODE_STRING reg_path) DbgPrint(“Hello, World!“); driver-DriverUnload = DriverUnload; return STATUS_SUCCESS; ,网络空间安全技术实践教程,11,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 2）第一个驱动程序的编译 DriverEntry是每个内核模块的入口，在加载这个模块时被系统进程System调用一次。DriverEntry好比控制台的main函数，它的两个参数类型为：PDRIVER_OBJECT和PUNICODE_STRING。对于前者，PDRIVER_OBJECT是时DRI

6、VER_OBJECT结构的结构体指针，PDRIVER_OBJECT结构体中有一个重要的成员DriverUnload，它代表卸载该驱动程序的函数指针。我们设置了DriverUnload的函数指针，这样这个模块可以被动态地卸载，如果没有设置，那么我们的驱动程序一旦加载就不能卸载了。 NTSTATUS被定义为32位的无符号长整型。在驱动程序开发中，人们习惯用NTSTATUS返回状态。其中00X7FFFFFFF被认为是正确的状态，而0X800000000XFFFFFFFF被认为是错误的状态。我们通常用NT_SUCCESS这个宏来判定函数返回的状态是否正确。,网络空间安全技术实践教程,12,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 2）第一个驱动程序的编译 PUNICODE_STRING是UNICODE_STRING的结构体指针。UNICODE_STRING在内核中是一个最基础的结构，其结构体如下： typedef struct _UNICODE_STRING USHORT Length; USHORT MaximumLength; PWSTR Buffer; UNICODE_STRING ,*P

7、UNICODE_STRING; Buffer为字符串指针，Length成员表示字符串的当前长度，MaximumLength成员表示该字符串允许的最大长度。这样的设计虽然占用空间，但是保证了字符操作的安全性。请注意，在Buffer成员不一定以0结尾，这一点在文件系统的缓冲路径中尤其明显。PUNICODE_STRING reg_path表示该驱动的注册路径，详情大家可以自行查询。,网络空间安全技术实践教程,13,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 2）第一个驱动程序的编译 (2)新建makefile文件 下面我们在DriverEntry.c的同一目录下新建makefile文件，内容为： !INCLUDE $(NTMAKEENV)makefile.def 保存即可。,网络空间安全技术实践教程,14,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 2）第一个驱动程序的编译 (3)新建sources文件 在同一目录下创建sources文件，内容为： TARGETNAME=HELLOWORLD TARGETTYPE=DRIVER SOURCES=DriverEntry.c TARGETNAME代表你输

8、出的驱动名称，TARGETTYPE代表目标文件输出类型，SOURCES代表要编译的文件。如果有多个文件需要编译，请使用 依次表示，如： TARGETNAME=HELLOWORLD TARGETTYPE=DRIVER SOURCES=DriverEntry.c Foo.c Bar.c,网络空间安全技术实践教程,15,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 2）第一个驱动程序的编译 (4)编译驱动文件 编译程序时，首先要确定以上三个文件在同一路径中，如图11-1-4所示。选择WDK菜单目录中的Win7 x64 Checked Build Environment程序，如图11-1-5所示。需要注意的是，这里不要选择Free Build Environment，因为Free版驱动会抹去DbgPrint之类的调试输出语句。 通过cd命令将当前的目录转为我们自己的工程目录中，输入BLD命令（如图11-1-6所示），即可编译驱动，驱动编译成功，得到最终的驱动文件HELLOWORLD.SYS。,网络空间安全技术实践教程,16,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 3）驱动的安装以及观察调试信息 先从

9、网上下载DriverMonitor工具（或者是同类软件）及DbgView工具。前者负责加载、卸载驱动，后者用来观察调试信息。我们的驱动适用于64位Windows 7系统，并且强烈建议您在虚拟机中安装64位Windows 7下进行测试，因为驱动程序一旦出错，不像应用程序编程一样只会弹一个错误对话框，绝大部分情况下会直接蓝屏。,网络空间安全技术实践教程,17,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 3）驱动的安装以及观察调试信息 (1)系统中导入注册表文件（reg） 为了使得DbgView可以查看调试信息，我们先要导入一个reg文件，文件内容如下： Windows Registry Editor Version 5.00 HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession ManagerDebug Print Filter “DEFAULT“=dword:0000000f 导入成功后，重新启动电脑。,网络空间安全技术实践教程,18,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 3）驱动的安装以及观察调试信息 (2)安装配置DbgView 安装完成DbgView工具后，打开DbgView，确保DbgView工具打开Capture Kernel（监视核心），如下图11-1-7所示。,网络空间安全技术实践教程,19,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 3）驱动的安装以及观察调试信息 (3)安装配置SignDrv工具并对驱动签名 在64位操作系统下，驱动程序的加载需要签名，所以我们这里使用SignDrv工具对我们的驱动程序进行本地签名（此签名只对本机系统有效，用作本地开发调试所用），使之我们的驱动能被系统加载。 在管理员权限下打开此工具，如图11-1-8所示。一路next，先选择Enable Test Mode，选择Next，重新启动电脑。如果计算机右下角发现了水印，则说明系统已进入测试模式（可以加载驱动）。再打开此工具，选择Sign a System File，选择我们自己的驱动程序加载签名。,网络空间安全技术实践教程,20,11.1 WDK的安装调试,实验步骤： 3）驱动的安装以及观察调试信息 (4)安装配置DriverMonitor工具并启动、卸载驱动程

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