使用TDI与WinSock进行客户端服务器编程

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（服务器）：
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 device\UDP，对于本文是面向连接的通信，则为 device\TCP。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。
NTSTATUS IoCallDriver(
IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,
IN OUT PIRP Irp );
所附带的参数：
DeviceObject
指向设备对象的指针，该对象表示所请求的 I/O 操作的目标设备
Irp
指向 IRP 的指针
返回值
IoCallDriver 返回较低层驱动程序在给定请求的 IO 状态块中设置的 NTSTATUS 值；或者，如果请求在排队进行进一步处理，则返回 STATUS_PENDING

PIRP TdiBuildInternalDeviceControlIrp(
IN CCHAR IrpSubFunction,
IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,
IN PFILE_OBJECT FileObject,
IN PKEVENT Event,
IN PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock
);
所附带的参数：
IrpSubFunction
返回与制定参数对应的后面要处理的IRP，参数可以为以下值：
TDI_ASSOCIATE_ADDRESS
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildAssociateAddress.
TDI_DISASSOCIATE_ADDRESS
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildDisassociateAddress.
TDI_CONNECT
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildConnect.
TDI_LISTEN
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildListen.
TDI_ACCEPT
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildAccept.
TDI_DISCONNECT
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildDisconnect.
TDI_SEND
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildSend.
TDI_RECEIVE
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildReceive.
TDI_SEND_DATAGRAM
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildSendDatagram.
TDI_RECEIVE_DATAGRAM
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildReceiveDatagram.
TDI_SET_EVENT_HANDLER
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildSetEventHandler.
TDI_QUERY_INFORMATION
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildQueryInformation.
TDI_SET_INFORMATION
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildSetInformation.
TDI_ACTION
The caller will pass the returned IRP to TdiBuildAction.
DeviceObject
设备对象
FileObject
由ObReferenceObjectByHandle指定的FileObject
Event
事件指针
IoStatusBlock
指向IO_STATUS_BLOCK对象的指针

编写TDI客户端的还需要用到的函数有：
• 建立连接TdiBuildConnect
• 发送信息TdiBuildSend
• 接收信息TdiBuildReceive
• 关闭连接TdiBuildDisconnect
有关更多TDI的函数，请参考MSDN。实例截图：

图：使用TDI与WinSock进行客户端服务器编程效果图

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