Winsock2 服务提供者接口(SPI)_综合

Winsock2 服务提供者接口(SPI)：

一、简述：

1、一般用于提供给操作系统开发商、传输堆栈商在基础协议的基础上,开发更高级的服务.
2、因为Winsock服务体系符合Windows开放服务体系.所以,它支持第三方服务提供者插入到其中.
3、只要上层和下层的边缘支持Winsock2 SPI,即可向他们中间安装第三方提供者程序.
4、普通开发者一般都是开发SPI的LSP(分层服务提供者),即第三方提供者,可用于监控Winsock API执行,HOOK Winsock API,甚至利用LSP技术注入DLL.
5、基础协议(TCP、UDP、原始)的提供者其实就是DLL,编写分层协议提供者就是在编写DLL,然后安装在Winsock目录上,让系统上的所有使用基础协议的网络程序调用.

【重点】网络程序是如何调用Winsock2 服务提供者进行网络通讯：

1、当网络程序使用WSAStartup加载库时,系统并不做什么.
2、而是当程序真正创建套接字时,会先调用WSCEnumProtocols函数,遍历系统内安装的所有提供者(分层、基础、协议链),当先找到一个与要求使用的协议符合的,那么导出此提供者的DLL,才开始调用提供者的WSPStartup初始化函数,才能使用send,recv(TCP协议提供者的DLL)或sendto，recvfrom(UDP协议提供者的DLL)等函数的功能.

二、SPI(服务提供者接口)由两个部分组成：

一、传输服务提供者：

提供建立连接、传输数据、流控制、出错控制。共两种类型：

- 基础服务提供者：

实现传输协议的细节,导出Winsock接口(此接口直接实现协议). //TCP、UDP、原始一般都有与之关联的内核模式协议驱动,TCP、UDP由系统内的Tcpip.sys驱动。

- 分层服务提供者(LSP)：

将自己安装到Winsock目录(Winsock目录的概念在下面)中基础提供者(TCP/UDP)的上一层,也可能安装在其他提供者之间,可截获程序的Winsock API。依靠基础服务提供者作为通信基础,实现更高层的通信函数。

二、命名空间服务提供者：

1、与传输服务提供者相似,可截获名称解析API(gethostbyname、WSALookupServiceBegin)的调用.
2、此类提供者需在命名空间目录安装自己.

三、SPI(服务提供者)函数集合类型：

头文件：ws2spi.h
SPI函数类型总数：4种类型,每一种类型都有自己所属的开头,例如WSC、WSP

类型	解释
WSC	安装、移除、修改分层服务提供者和命名空间提供者程序
WSP	分层服务提供者的API
WPU	分层服务提供者使用的支持函数
NSP	命名空间服务提供者的API

四、Winsock协议目录的概念：

一、SPI提供三种协议：

1、分层协议：处在基础协议的上一层,依靠基础协议作为通信基础。
2、基础协议：能够独立、安全、远程端点实现数据通信的协议。
3、协议链：将一系列基础协议和分层协议按特定顺序连接在一起。
注意：只有管理员用户组能够安装、移除Winsock目录入口!

二、WSAPROTOCOL_INFO结构体：

说明：描述某个协议(分层协议、基础协议)的完整信息,一个WSAPROTOCOL_INFO结构体称为一个Winsock目录入口。

typedef struct _WSAPROTOCOL_INFOW {
    DWORD dwServiceFlags1;       //描述[协议]提供的服务的位掩码DWORD dwServiceFlags2;       //保留DWORD dwServiceFlags3;       //保留DWORD dwServiceFlags4;       //保留DWORD dwProviderFlags;       //此[协议]在[Winsock目录]中的[表示方式]GUID ProviderId;                      //由[服务提供商]安排的GUID唯一标示符DWORD dwCatalogEntryId;      //WS2_32.DLL为每一个WSAPROTOCOL_INFOW结构安排的唯一标示符(目录入口ID)WSAPROTOCOLCHAIN ProtocolChain; /*1)与[此协议]相关联的WSAPROTOCOLCHAIN结构.2)说明了[此协议]在[分层协议]中所处的位置.*/int iVersion;                       //[协议]版本标示符int iAddressFamily;            //传递给socket/WSASocket函数的[地址加载参数] int iMaxSockAddr;              //地址的最大长度(以字节为单位)int iMinSockAddr;               //地址的最小长度(以字节为单位)int iSocketType;                 //传递给socket函数的[套接字类型参数]int iProtocol;                       //传递给socket函数的[协议参数]int iProtocolMaxOffset;       //添加到iProtocol的最大值int iNetworkByteOrder;       //顺序类型:大尾顺序(BIGENDIAN),小尾顺序(LITTLEENDIAN)int iSecurityScheme;          //安全方案DWORD dwMessageSize;         /*[此协议]支持的最大消息长度(以字节为单位)1)0为基于流协议(如TCP),没有最大长度的概念.2)1为发送消息的最大长度依赖于下层网络的MTU(最大传输单元),在套接字绑定后,应使用SO_MAX_MSG_SIZE套接字选项.获取发送消息的最大长度.3)-1为此协议是基于消息的,但是对发送的消息没有最大长度的限制.*/  DWORD dwProviderReserved;                            //保留给服务提供者使用.WCHAR  szProtocol[WSAPROTOCOL_LEN+1];  //随意编辑的,此协议的可读字符串.一般用于说明是什么协议
} WSAPROTOCOL_INFOW, FAR * LPWSAPROTOCOL_INFOW;

五、遍历系统所有已安装的协议：

一、使用的API函数：

int WSAEnumProtocols(LPINT                        lpiProtocols,      //一个数组，NULL为函数将返回所有协议，否则只检索数组中列出的那些协议。LPWSAPROTOCOL_INFO           lpProtocolBuffer,  //取信息的缓冲区LPDWORD                      lpdwBufferLength   //参数2缓冲区的长度//如果参数2为NULL,参数3为0,执行后,WSAENOBUFS错误,参数3包含了所需的缓冲区长度.
);//返回值：系统中安装的协议数量,失败为SOCKET_ERROR.

注意：此函数仅能够遍历基础协议、协议链，但是不能遍历分层协议.

二、支持遍历分层协议的函数,功能与上面相同：

intWSCEnumProtocols(LPINT               lpiProtocols,LPWSAPROTOCOL_INFOW lpProtocolBuffer,LPDWORD             lpdwBufferLength,LPINT               lpErrno //相当于WSAGetLastError()执行的结果
);

注意：因为SPI是用于开发系统组件的函数,所以他只使用Unicode字符串,与Windows系统相对应。

遍历系统内安装的所有协议例子：

Hello.h
#pragma once
#include <iostream>
#include <winsock2.h> 
#include <ws2tcpip.h>
#include <mstcpip.h>
#include <string.h>
#include <tchar.h>
using namespace std;
#pragma warning(disable:4996)
#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")
//系统安装协议遍历实验
class ProtocolTraversestheExperiment
{
    
public:ProtocolTraversestheExperiment(){
    WSADATA wsa;WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsa);}~ProtocolTraversestheExperiment(){
    WSACleanup();}LPWSAPROTOCOL_INFO GetProvider(LPINT lpnTotalProtocols){
    DWORD dwSize = 0;LPWSAPROTOCOL_INFO pProtoInfo = NULL;if (WSAEnumProtocols(NULL, pProtoInfo, &dwSize) == SOCKET_ERROR){
    if (WSAGetLastError() != WSAENOBUFS)return NULL;}pProtoInfo = (LPWSAPROTOCOL_INFO)new WSAPROTOCOL_INFO[dwSize / sizeof(WSAPROTOCOL_INFO)];if (!pProtoInfo)return NULL;ZeroMemory(pProtoInfo, dwSize);*lpnTotalProtocols = WSAEnumProtocols(NULL, pProtoInfo, &dwSize);return pProtoInfo;}void FreeProvider(LPWSAPROTOCOL_INFO pProtoInfo,int i){
    if(i == 1)delete pProtoInfo;elsedelete[] pProtoInfo;}
};

Hello.cpp
#include "Hello.h"
int main(int argc,char** argv)
{
    system("color 4e");ProtocolTraversestheExperiment s;int ProtocolsCount = 0;LPWSAPROTOCOL_INFO info = s.GetProvider(&ProtocolsCount);if (ProtocolsCount != 0){
    for (int i = 0; i < ProtocolsCount; i++){
    wprintf(_T("Protocol:%s \r\n"), info[i].szProtocol);wprintf(_T("CatalogEntryId:%d ChainLen:%d \n\n"), info[i].dwCatalogEntryId, info[i].ProtocolChain.ChainLen);}s.FreeProvider(info, ProtocolsCount);}getchar();return 0;
}