Win8驱动的兼容性问题

引用注明>> 【做者：张佩】【原文：www.yiiyee.cn/blog】

最近我发现为Win8开发的驱动程序，有些能安装在Win7上（包括更早系统），有些则不能。那些不能安装的状况很可怕：一旦安装并加载驱动，系统就会马上蓝屏。针对这个问题，作了一番调查研究。发现了一个简单的规律：

若是开发时使用的是WDM驱动框架，则存在此问题；若是使用KMDF驱动框架，则正常。

这是为何呢？一块儿来看看吧。

VS2012集成开发环境

Visual Studio 2012（简称VS2012）中包含了Windows驱动程序编译器，使得Windows驱动也能够在Visual Studio的集成开发环境中进行开发了。安装VS2012后，再安装Win8 WDK，打开VS2012会发现多了两种新的“平台工具集”，支持Windows内核和用户驱动程序的编译。以下图所示：

新建的内核驱动项目，会自动选择合适的工具集：WindowsKernelModeDriver8.0。更改工做集，会影响相关的工程项目设置，好比包含目录的查找路径等。因此，若是把驱动项目的工做集改为用户程序相关的话，编译器会报不少找不到头文件的错误，好比找不到<ntddk.h>。

和之前的控制台编译环境相似，在IDE环境中，咱们也能够选择不一样的目标系统：操做系统，硬件平台。经过工具栏上的列表框进行选择。以下图所示：

咱们能够经过工程向导来产生一个WDM内核驱动项目，这里将项目名称设为Test。

Security Cookie致使的不兼容

编译器默认开启/GS编译选项，用来保护内核栈的完整性。编译器会在程序开始的地方，保存一个cookie值到栈上；在程序退出时再检查这个cookie值是否被破坏，若是被破坏，说明栈溢出，代表系统遭到了破坏从而须要蓝屏保护。

GS是一种被广泛运用的保护机制。开启了GS选项后，编译器会连接一个GS相关的库文件来实现GS功能，当目标系统为Win7时库文件是BufferOverflowK.lib，当目标系统为Win8+时库文件是BufferOverflowFastFailK.lib。连接器是如何实现栈保护的呢？它先在驱动加载的时候，也就是GsDriverEntry函数内初始化cookie。而后在每一个驱动函数的开始和结束的地方，添加cookie检查的代码。

连接器为了对cookie进行初始化，会为驱动程序从新生成一个名为GsDriverEntry的入口函数，初始化Cookie后再调用驱动程序本身的DriverEntry入口函数。下面是一个典型的GsDriverEntry的实现：

Test!GsDriverEntry:
82ea403e 8bff            mov     edi,edi
82ea4040 55              push    ebp
82ea4041 8bec            mov     ebp,esp
82ea4043 e8bdffffff      call    Test!__security_init_cookie// 初始化cookie
82ea4048 5d              pop     ebp
82ea4049 e9b8fff7ff      jmp     Test!DriverEntry (82e24006)//调用DriverEntry
82ea404e cc              int     3

下面是Win7版本security_init_cookie函数的逻辑：

test!__security_init_cookie:
82eb3005 a10050e382      mov     eax,dword ptr [test!__security_cookie (82e35000)] ds:0023:82e35000=00300083
82eb300a b94ee640bb      mov     ecx,0BB40E64Eh
82eb300f 85c0            test    eax,eax
82eb3011 7404            je      test!__security_init_cookie+0x12 (82eb3017) // 判断是否等于0
82eb3013 3bc1            cmp     eax,ecx                                     // 判断是否等于0BB40E64Eh
82eb3015 751a            jne     test!__security_init_cookie+0x2c (82eb3031)
82eb3017 a13040e382      mov     eax,dword ptr [test!KeTickCount (82e34030)] // 获取当前系统时间
82eb301c 8b00            mov     eax,dword ptr [eax]
82eb301e 350050e382      xor     eax,offset test!__security_cookie (82e35000)
82eb3023 a30050e382      mov     dword ptr [test!__security_cookie (82e35000)],eax
82eb3028 7507            jne     test!__security_init_cookie+0x2c (82eb3031)
82eb302a 8bc1            mov     eax,ecx
82eb302c a30050e382      mov     dword ptr [test!__security_cookie (82e35000)],eax // 生成新cookie值

// 返回
82eb3031 f7d0            not     eax
82eb3033 a30450e382      mov     dword ptr [test!__security_cookie_complement (82e35004)],eax
82eb3038 c3              ret

这段逻辑先检查security_cookie的当前值，若是不等于0且不等于0xBB40E64E，就当即退出；不然根据当前的系统时间，产生一个随机的cookie值。这里的值0xBB40E64E是个特征值，多是系统默认生成的。大部分的镜像在加载的时候，其cookie都会被初始化成这个特征值。

当目标OS为Win8时，编译器默认连接BufferOverflowFastFailK.lib文件，它使用新的Cookie算法。正是这个新算法致使了不兼容性。看看Win8中security_init_cookie函数的逻辑，它硬是和0xBB40E64E较上了劲：

mov     eax, __security_cookie
test    eax, eax
jz      short loc_404029
cmp     eax, 0BB40E64Eh // 若是等于0BB40E64Eh，跳到下面产生0x29中断，产生蓝屏
jz      short loc_404029
not     eax
mov     __security_cookie_complement, eax 
retn

loc_404029:                             ; CODE XREF:
push    6
pop     ecx
int     29h               // 蓝屏

它判断当前的cookie值是否等于特征值0xBB40E64E，若是相等，马上蓝屏。神奇的是，在 Win7及之前的OS上，大部分的驱动程序的cookie值都会被加载器初始化为0xBB40E64E。而在Win8+系统上则永远不会这样。这就是为何能在Win8+正常运行的驱动，一放到Win7上就蓝屏的缘由。

WDM和KMDF的区别

那为何使用KMDF编译的驱动，又没有问题呢？缘由很简单，KMDF框架连接的静态库文件仍是BufferOverflowK.lib。不保证KMDF之后的版本不会连接新库文件的可能。

如何避免

虽然KMDF兼容性良好，但不少状况下，仍是会用WDM框架编写驱动，并且还有不少小端口驱动也可能存在相似问题。如何避免呢。有三种简单的方法：

其一是为Win7及之前系统和Win8+系统产生不一样的镜像文件。这也是比较推荐的方法。

其二是在Win8+系统上安装为Win7系统编译的驱动程序。通过测试，大多数为Win7编译的驱动程序，都能正常运行在Win8和Win blue系统上。但不保证更新的Windows系统出来后，这种向前兼容性仍然有效。

其三是干脆关闭GS编译选项。但这样就缺乏了栈保护，不推荐。

最后介绍一种MSDN中介绍的比较高级的修改编译选项的办法，可让编译器在为Win8+目标系统编译驱动程序时，仍选择旧版本的栈保护库文件BufferOverflowK.lib：

1. 手动编译，手动设定KernelBufferOverflowLib的路径：

msbuild /p:KernelBufferOverflowLib="C:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\Lib\win8\km\x64\BufferOverflowK.lib" /p:platform=x64 /p:Configuration="Win8 Release" myDriver.sln

2. 用记事本软件打开驱动项目的工程文件，并在合适的地方添加下面的属性：

<KernelBufferOverflowLib>$(DDK_LIB_PATH)\BufferOverflowK.lib<KernelBufferOverflowLib>