网络编程之Winsock2 服务提供者接口(SPI)

最新推荐文章于 2025-05-18 18:59:16 发布

htpidk

最新推荐文章于 2025-05-18 18:59:16 发布

阅读量1k

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/aaron133/article/details/78005779

本文深入探讨Winsock2服务提供者接口(SPI)，包括其在操作系统和服务开发中的作用，分层服务提供者(LSP)的原理及应用，以及如何通过SPI函数集管理和使用网络协议。此外，还提供了遍历系统安装的协议示例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

【1】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：

1、提供建立连接、传输数据、流控制、出错控制。

2、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.

【2】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

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

【3】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;

【4】遍历系统所有已安装的协议：

一、使用的API函数：int WSAEnumProtocols(
LPINT lpiProtocols,
LPWSAPROTOCOL_INFO lpProtocolBuffer,
LPDWORD lpdwBufferLength
);

返回值：系统中安装的协议数量,失败为SOCKET_ERROR.

参数1：一个数组
1、NULL为函数将返回所有协议.
2、否则只检索数组中列出的那些协议.

参数2：取信息的缓冲区

参数3：参数2缓冲区的长度

1、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.

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：

函数：intWSCEnumProtocols(
LPINT lpiProtocols,
LPWSAPROTOCOL_INFOW lpProtocolBuffer,
LPDWORD lpdwBufferLength,
LPINT lpErrno
);

返回值、参数1~参数3：与WSAEnumProtocols函数相同。

参数4：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。

【5】遍历系统内安装的所有协议例子：

头文件：


#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;
else
   delete[] pProtoInfo;
}
};

源文件：


#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;
}