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封濾技術，NDIS鉤子，應用程序訪問網絡控制，TDI鉤子，智能行為監(jiān)控，反流氓軟件，自我保護技術。
本文簡要介紹了目前流行的Windows軟件防火墻的各個功能組件，及其實現(xiàn)方法。
內容目錄：
• Windows軟件防火墻的發(fā)展概況
• 封濾技術
• 應用程序訪問網絡控制
• 智能行為監(jiān)控
• 反流氓軟件技術
• 自我保護技術
• 附錄
Windows軟件防火墻的發(fā)展概況
從Windows軟件防火墻的誕生開始，這種安全防護產品就在跟隨著不斷深入的黑客病毒與反黑反毒之爭，不斷的進化與升級。從最早期的只能分析來源地址，端口號以及未經處理的報文原文的封濾防火墻，后來出現(xiàn)了能對不同的應用程序設置不同的訪問網絡權限的技術；近年來由ZoneAlarm等國外知名品牌牽頭，還開始流行了具有未知攻擊攔截能力的智能行為監(jiān)控防火墻；最后，由于近來垃圾插件和流氓軟件的盛行，很多防火墻都在考慮給自己加上攔截流氓軟件的功能。綜上，Windows軟件防火墻從開始的時候單純的一個截包丟包，堵截IP和端口的工具，發(fā)展到了今天功能強大的整體性的安全套件。
接下來本文就對一個Windows軟件防火墻應當擁有的這些組件進行一個簡要的技術介紹。
封濾技術
封濾技術是最原始的防火墻所擁有的第一種功能。但是該功能簡單強大，直到現(xiàn)在都是任何一個防火墻必不可少的功能。
想要在網絡數(shù)據(jù)包到達應用程序之前攔截之，就要在系統(tǒng)的網絡協(xié)議棧上面安裝過濾鉤子。對Windows NT系列內核來說，可能安裝過濾鉤子的地方大致是這么幾個，從高層到底層排序：SPI層（早期的天網防火墻 ），AFD層（資料缺乏，尚無例子），TDI層（不少國內墻），NDIS層（ZoneAlarm，Outpost等）。越位于高層，則產品開發(fā)難度越低，但是功能越弱，越容易被攻擊者所穿越。由于NDIS層的防火墻具有功能強大，不易被穿透等優(yōu)點，近來各大防火墻廠商的趨勢是選擇NDIS層來做濾。
目前比較流行的NDIS鉤子技術有兩種。一種是掛接ndis.sys模塊的導出函數(shù)，從而能夠在每個ndis protocol注冊的時候截獲其注冊過程，從而替換其send(packets)handler和receive(packet)handler。這個方法的缺點是在第一次安全之后無法立刻生效，必須要重起一次，而且要禁用的話，也必須重起。
2004年12月的時候，www.rootkit.com上面的一名黑客發(fā)表了一篇的文章：“Hooking into NDIS and TDI, part 1”（http://www.rootkit.com/newsread.php?newsid=219）。這篇文章本意是為rootkit作者們提供一種掛接底層驅動實現(xiàn)端口重用的方法，但是這篇文章揭示了一個全新的技術：通過動態(tài)的注冊ndis假協(xié)議，可以獲得ndis protocol的鏈表地址。得到這個地址之后就能不通過重起，就能替換并監(jiān)控每個ndis protocol的send(packets)handler和receive(packet)handler，并且可以動態(tài)的卸載監(jiān)控模塊不需要重起。在這篇文章出現(xiàn)之后，很多防火墻廠商都悄悄地對自己的產品進行了升級。目前的ZoneAlarm等產品就是使用這種技術，可以在安裝后即時發(fā)揮作用。這個例子更充分的體現(xiàn)了，黑客和反黑技術本來就是相輔相成的，本源同一的。
這里給出一個尋找該鏈表頭的代碼例子：
該函數(shù)返回的NDIS_HANDLE就是鏈表頭地址。
NDIS_HANDLE RegisterBogusNDISProtocol(void)
{
NTSTATUS Status = STATUS_SUCCESS;
NDIS_HANDLE hBogusProtocol = NULL;
NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS BogusProtocol;
NDIS_STRING ProtocolName;
NdisZeroMemory(&BogusProtocol,sizeof(NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS));
BogusProtocol.MajorNdisVersion = 0x04;
BogusProtocol.MinorNdisVersion = 0x0;
NdisInitUnicodeString(&ProtocolName,L"BogusProtocol");
BogusProtocol.Name = ProtocolName;
BogusProtocol.ReceiveHandler = DummyNDISProtocolReceive;
BogusProtocol.BindAdapterHandler = dummyptbindadapt;
BogusProtocol.UnbindAdapterHandler = dummyptunbindadapt;
NdisRegisterProtocol(&Status,&hBogusProtocol,&BogusProtocol,
sizeof(NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS));
if(Status == STATUS_SUCCESS){ return hBogusProtocol;}
else {
#ifdef bydbg
DbgPrint("ndishook:cannot register bogus protocol:%x\n",Status);
DbgBreakPoint();
#endif
return NULL;
}
}
得到這個ndis protocol的鏈表后，遍歷表中的每一個ndis protocol，對于每一個ndis protocol，又各有一個鏈表，用來描述和該ndis protocol有聯(lián)系的所有ndis miniport和該ndis protocol綁定的狀態(tài)。每個這種狀態(tài)塊，叫做一個ndis open block。每個綁定的send(packets)handler和receive(packet)handler都在這個ndis open block里面。
struct _NDIS_OPEN_BLOCK
{
#ifdef __cplusplus
NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK NdisCommonOpenBlock;
#else
NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK;
#endif
#if defined(NDIS_WRAPPER)
//
// The stuff below is for CO drivers/protocols. This part is not allocated for CL drivers.
//
struct _NDIS_OPEN_CO
{
....
};
#endif
};
typedef struct _NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK
{
PVOID MacHandle; // needed for backward compatibility
NDIS_HANDLE BindingHandle; // Miniport's open context
PNDIS_MINIPORT_BLOCK MiniportHandle; // pointer to the miniport
PNDIS_PROTOCOL_BLOCK ProtocolHandle; // pointer to our protocol
NDIS_HANDLE ProtocolBindingContext;// context when calling ProtXX funcs
PNDIS_OPEN_BLOCK MiniportNextOpen; // used by adapter's OpenQueue
PNDIS_OPEN_BLOCK ProtocolNextOpen; // used by protocol's OpenQueue
NDIS_HANDLE MiniportAdapterContext; // context for miniport
BOOLEAN Reserved1;
BOOLEAN Reserved2;
BOOLEAN Reserved3;
BOOLEAN Reserved4;
PNDIS_STRING BindDeviceName;
KSPIN_LOCK Reserved5;
PNDIS_STRING RootDeviceName;
//
// These are referenced by the macros used by protocols to call.
// All of the ones referenced by the macros are internal NDIS handlers for the miniports
//
union
{
SEND_HANDLER SendHandler;
WAN_SEND_HANDLER WanSendHandler;
};
TRANSFER_DATA_HANDLER TransferDataHandler;
//
// These are referenced internally by NDIS
//
SEND_COMPLETE_HANDLER SendCompleteHandler;
TRANSFER_DATA_COMPLETE_HANDLER TransferDataCompleteHandler;
RECEIVE_HANDLER ReceiveHandler;
RECEIVE_COMPLETE_HANDLER ReceiveCompleteHandler;
WAN_RECEIVE_HANDLER WanReceiveHandler;
REQUEST_COMPLETE_HANDLER RequestCompleteHandler;
//
// NDIS 4.0 extensions
//
RECEIVE_PACKET_HANDLER ReceivePacketHandler;
SEND_PACKETS_HANDLER SendPacketsHandler;
//
// More Cached Handlers
//
RESET_HANDLER ResetHandler;
REQUEST_HANDLER RequestHandler;
RESET_COMPLETE_HANDLER ResetCompleteHandler;
STATUS_HANDLER StatusHandler;
STATUS_COMPLETE_HANDLER StatusCompleteHandler;
#if defined(NDIS_WRAPPER)
....
#endif
} NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK;
需要處理的，是ndis open block里面的SendHandler，ReceiveHandler，WanReceiveHandler，ReceivePacketHandler和SendPacketsHandler。
一定要注意的是，不同于很多文章中的描述，主要處理SendHandler和ReceiveHandler，正確的應該是主要處理ReceivePacketHandler和SendPacketsHandler，現(xiàn)在的主流網卡和系統(tǒng)驅動，都是使用后面兩者。
應用程序訪問網絡控制
以往的防火墻只能古板的允許或者禁止整個系統(tǒng)去訪問網絡上的目標，比如允許了系統(tǒng)可以訪問外網的http端口，就允許了所有進程，不能只控制IE等幾個進程有權這樣做。該技術的出現(xiàn)解決了這個問題，對每個陌生的進程都會詢問客戶是否允許訪問網絡，因此還有一定的查殺未知木馬病毒的能力。
由于NDIS里面的那些send/receive handler全都是由tdi緩沖之后再調用的，運行的上下文全都是kernel，并且不保存原先進行tdi操作的進程號，因此在封濾的NDIS鉤子層次無法取得進行操作的進程ID。想要解決應用程序訪問網絡控制的問題，就需要在tdi或者更高的層次上使用鉤子。一般來說，主流是使用tdi鉤子，在進程的網絡調用棧進行到tdi的TDI_CONNECT，TDI_LISTEN，TDI_RECEIVE，TDI_SET_EVENT_HANDLER等調用時，進行進程判斷和提示。
對于winsock的應用程序來說，最重要的是主動連接請求，TDI_CONNECT；接受連接請求，TDI_SET_EVENT_HANDLER中的TDI_EVENT_CONNECT。對于udp收發(fā)，還要處理TDI_SEND_DATAGRAM，TDI_RECEIVE_DATAGRAM和TDI_SET_EVENT_HANDLER中的TDI_EVENT_RECEIVE_DATAGRAM請求。這個時候，直接PsGetCurrentProcessId就可以得到進程號。
tdi鉤子有一個問題，就是對于TDI_SET_EVENT_HANDLER的hook，很可能不能及時發(fā)揮作用，必須要重起以后。由于不像ndis鉤子需要hook系統(tǒng)函數(shù)或者修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構，tdi鉤子可以直接使用微軟提供的過濾器驅動程序接口，在安裝編寫上要比ndis鉤子簡單的多，IoAttachDeviceToDeviceStack就可以了。
封濾技術，NDIS鉤子，應用程序訪問網絡控制，TDI鉤子，智能行為監(jiān)控，反流氓軟件，自我保護技術。
本文簡要介紹了目前流行的Windows軟件防火墻的各個功能組件，及其實現(xiàn)方法。
內容目錄：
• Windows軟件防火墻的發(fā)展概況
• 封濾技術
• 應用程序訪問網絡控制
• 智能行為監(jiān)控
• 反流氓軟件技術
• 自我保護技術
• 附錄
Windows軟件防火墻的發(fā)展概況
從Windows軟件防火墻的誕生開始，這種安全防護產品就在跟隨著不斷深入的黑客病毒與反黑反毒之爭，不斷的進化與升級。從最早期的只能分析來源地址，端口號以及未經處理的報文原文的封濾防火墻，后來出現(xiàn)了能對不同的應用程序設置不同的訪問網絡權限的技術；近年來由ZoneAlarm等國外知名品牌牽頭，還開始流行了具有未知攻擊攔截能力的智能行為監(jiān)控防火墻；最后，由于近來垃圾插件和流氓軟件的盛行，很多防火墻都在考慮給自己加上攔截流氓軟件的功能。綜上，Windows軟件防火墻從開始的時候單純的一個截包丟包，堵截IP和端口的工具，發(fā)展到了今天功能強大的整體性的安全套件。
接下來本文就對一個Windows軟件防火墻應當擁有的這些組件進行一個簡要的技術介紹。
封濾技術
封濾技術是最原始的防火墻所擁有的第一種功能。但是該功能簡單強大，直到現(xiàn)在都是任何一個防火墻必不可少的功能。
想要在網絡數(shù)據(jù)包到達應用程序之前攔截之，就要在系統(tǒng)的網絡協(xié)議棧上面安裝過濾鉤子。對Windows NT系列內核來說，可能安裝過濾鉤子的地方大致是這么幾個，從高層到底層排序：SPI層（早期的天網防火墻 ），AFD層（資料缺乏，尚無例子），TDI層（不少國內墻），NDIS層（ZoneAlarm，Outpost等）。越位于高層，則產品開發(fā)難度越低，但是功能越弱，越容易被攻擊者所穿越。由于NDIS層的防火墻具有功能強大，不易被穿透等優(yōu)點，近來各大防火墻廠商的趨勢是選擇NDIS層來做濾。
目前比較流行的NDIS鉤子技術有兩種。一種是掛接ndis.sys模塊的導出函數(shù)，從而能夠在每個ndis protocol注冊的時候截獲其注冊過程，從而替換其send(packets)handler和receive(packet)handler。這個方法的缺點是在第一次安全之后無法立刻生效，必須要重起一次，而且要禁用的話，也必須重起。
2004年12月的時候，www.rootkit.com上面的一名黑客發(fā)表了一篇的文章：“Hooking into NDIS and TDI, part 1”（http://www.rootkit.com/newsread.php?newsid=219）。這篇文章本意是為rootkit作者們提供一種掛接底層驅動實現(xiàn)端口重用的方法，但是這篇文章揭示了一個全新的技術：通過動態(tài)的注冊ndis假協(xié)議，可以獲得ndis protocol的鏈表地址。得到這個地址之后就能不通過重起，就能替換并監(jiān)控每個ndis protocol的send(packets)handler和receive(packet)handler，并且可以動態(tài)的卸載監(jiān)控模塊不需要重起。在這篇文章出現(xiàn)之后，很多防火墻廠商都悄悄地對自己的產品進行了升級。目前的ZoneAlarm等產品就是使用這種技術，可以在安裝后即時發(fā)揮作用。這個例子更充分的體現(xiàn)了，黑客和反黑技術本來就是相輔相成的，本源同一的。
這里給出一個尋找該鏈表頭的代碼例子：
該函數(shù)返回的NDIS_HANDLE就是鏈表頭地址。
NDIS_HANDLE RegisterBogusNDISProtocol(void)
{
NTSTATUS Status = STATUS_SUCCESS;
NDIS_HANDLE hBogusProtocol = NULL;
NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS BogusProtocol;
NDIS_STRING ProtocolName;
NdisZeroMemory(&BogusProtocol,sizeof(NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS));
BogusProtocol.MajorNdisVersion = 0x04;
BogusProtocol.MinorNdisVersion = 0x0;
NdisInitUnicodeString(&ProtocolName,L"BogusProtocol");
BogusProtocol.Name = ProtocolName;
BogusProtocol.ReceiveHandler = DummyNDISProtocolReceive;
BogusProtocol.BindAdapterHandler = dummyptbindadapt;
BogusProtocol.UnbindAdapterHandler = dummyptunbindadapt;
NdisRegisterProtocol(&Status,&hBogusProtocol,&BogusProtocol,
sizeof(NDIS_PROTOCOL_CHARACTERISTICS));
if(Status == STATUS_SUCCESS){ return hBogusProtocol;}
else {
#ifdef bydbg
DbgPrint("ndishook:cannot register bogus protocol:%x\n",Status);
DbgBreakPoint();
#endif
return NULL;
}
}
得到這個ndis protocol的鏈表后，遍歷表中的每一個ndis protocol，對于每一個ndis protocol，又各有一個鏈表，用來描述和該ndis protocol有聯(lián)系的所有ndis miniport和該ndis protocol綁定的狀態(tài)。每個這種狀態(tài)塊，叫做一個ndis open block。每個綁定的send(packets)handler和receive(packet)handler都在這個ndis open block里面。
struct _NDIS_OPEN_BLOCK
{
#ifdef __cplusplus
NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK NdisCommonOpenBlock;
#else
NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK;
#endif
#if defined(NDIS_WRAPPER)
//
// The stuff below is for CO drivers/protocols. This part is not allocated for CL drivers.
//
struct _NDIS_OPEN_CO
{
....
};
#endif
};
typedef struct _NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK
{
PVOID MacHandle; // needed for backward compatibility
NDIS_HANDLE BindingHandle; // Miniport's open context
PNDIS_MINIPORT_BLOCK MiniportHandle; // pointer to the miniport
PNDIS_PROTOCOL_BLOCK ProtocolHandle; // pointer to our protocol
NDIS_HANDLE ProtocolBindingContext;// context when calling ProtXX funcs
PNDIS_OPEN_BLOCK MiniportNextOpen; // used by adapter's OpenQueue
PNDIS_OPEN_BLOCK ProtocolNextOpen; // used by protocol's OpenQueue
NDIS_HANDLE MiniportAdapterContext; // context for miniport
BOOLEAN Reserved1;
BOOLEAN Reserved2;
BOOLEAN Reserved3;
BOOLEAN Reserved4;
PNDIS_STRING BindDeviceName;
KSPIN_LOCK Reserved5;
PNDIS_STRING RootDeviceName;
//
// These are referenced by the macros used by protocols to call.
// All of the ones referenced by the macros are internal NDIS handlers for the miniports
//
union
{
SEND_HANDLER SendHandler;
WAN_SEND_HANDLER WanSendHandler;
};
TRANSFER_DATA_HANDLER TransferDataHandler;
//
// These are referenced internally by NDIS
//
SEND_COMPLETE_HANDLER SendCompleteHandler;
TRANSFER_DATA_COMPLETE_HANDLER TransferDataCompleteHandler;
RECEIVE_HANDLER ReceiveHandler;
RECEIVE_COMPLETE_HANDLER ReceiveCompleteHandler;
WAN_RECEIVE_HANDLER WanReceiveHandler;
REQUEST_COMPLETE_HANDLER RequestCompleteHandler;
//
// NDIS 4.0 extensions
//
RECEIVE_PACKET_HANDLER ReceivePacketHandler;
SEND_PACKETS_HANDLER SendPacketsHandler;
//
// More Cached Handlers
//
RESET_HANDLER ResetHandler;
REQUEST_HANDLER RequestHandler;
RESET_COMPLETE_HANDLER ResetCompleteHandler;
STATUS_HANDLER StatusHandler;
STATUS_COMPLETE_HANDLER StatusCompleteHandler;
#if defined(NDIS_WRAPPER)
....
#endif
} NDIS_COMMON_OPEN_BLOCK;
需要處理的，是ndis open block里面的SendHandler，ReceiveHandler，WanReceiveHandler，ReceivePacketHandler和SendPacketsHandler。
一定要注意的是，不同于很多文章中的描述，主要處理SendHandler和ReceiveHandler，正確的應該是主要處理ReceivePacketHandler和SendPacketsHandler，現(xiàn)在的主流網卡和系統(tǒng)驅動，都是使用后面兩者。
應用程序訪問網絡控制
以往的防火墻只能古板的允許或者禁止整個系統(tǒng)去訪問網絡上的目標，比如允許了系統(tǒng)可以訪問外網的http端口，就允許了所有進程，不能只控制IE等幾個進程有權這樣做。該技術的出現(xiàn)解決了這個問題，對每個陌生的進程都會詢問客戶是否允許訪問網絡，因此還有一定的查殺未知木馬病毒的能力。
由于NDIS里面的那些send/receive handler全都是由tdi緩沖之后再調用的，運行的上下文全都是kernel，并且不保存原先進行tdi操作的進程號，因此在封濾的NDIS鉤子層次無法取得進行操作的進程ID。想要解決應用程序訪問網絡控制的問題，就需要在tdi或者更高的層次上使用鉤子。一般來說，主流是使用tdi鉤子，在進程的網絡調用棧進行到tdi的TDI_CONNECT，TDI_LISTEN，TDI_RECEIVE，TDI_SET_EVENT_HANDLER等調用時，進行進程判斷和提示。
對于winsock的應用程序來說，最重要的是主動連接請求，TDI_CONNECT；接受連接請求，TDI_SET_EVENT_HANDLER中的TDI_EVENT_CONNECT。對于udp收發(fā)，還要處理TDI_SEND_DATAGRAM，TDI_RECEIVE_DATAGRAM和TDI_SET_EVENT_HANDLER中的TDI_EVENT_RECEIVE_DATAGRAM請求。這個時候，直接PsGetCurrentProcessId就可以得到進程號。
tdi鉤子有一個問題，就是對于TDI_SET_EVENT_HANDLER的hook，很可能不能及時發(fā)揮作用，必須要重起以后。由于不像ndis鉤子需要hook系統(tǒng)函數(shù)或者修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構，tdi鉤子可以直接使用微軟提供的過濾器驅動程序接口，在安裝編寫上要比ndis鉤子簡單的多，IoAttachDeviceToDeviceStack就可以了。