移植 lwip，在 windows 内核构建一个 TCPIP 协议栈
移植 lwip，在 windows 内核构建一个 TCPIP 协议栈
亲，当你点开看这篇文章，就说明你知道我想要干什么事情，或者说，你知道在 Windows 的内核种绕开它的网络协议，再独立构建一个网络协议栈的意义。如果你要问我有 windows 系统的网络协议栈不用，移植 lwip 有什么意义，那么你可以关闭链接走人了，因为这篇文章不适合你，它不是讲 lwip 移植原理的。
经常关注我的博客的朋友们可能还记得，大概十年前我写过一篇关于防火墙的文章，里面简单提到了在 Windows 内核构建 TCP/IP 协议栈绕过防火墙的概念的可行性。当时经过研究，确实是可行的。我将 lwip 移植到了Windows 内核，以内核驱动的形式在 NDIS 层构建了一个独立于 Windows 的网络协议栈。lwip（Lightweight TCP/IP stack） 是一套轻量级的 TCP/IP 协议栈，不过演化到今日，它已经不“轻”了，围绕 lwip 已经构建了一整套的以太网网络协议。当时是基于 Windows XP平台做的一个演示概念，使用 NDIS Hook，移植的 lwip 版本是 1.2 。因为 lwip 提供了一套与巴克利 socket 接口几乎 90% 兼容的 socket API，所以当时几乎不费吹灰之力就在内核中构建了一个 http 协议的客户端，使得驱动能够在内核中从指定的 URL 地址（写在注册表中）下载一个文件，如果是可执行文件，甚至还可以用 stackoverflow 上介绍的方法在内核中启动这个可执行文件。当时测试的主流防火墙软件，都感知不到这些网络访问，可以说成功地绕过了防火墙。
这个东西做完之后，这个演示原型已经烂在我的硬盘上十几年了，最近突然发现 lwip 已经更新到 2.1.2 版本了，支持了包括 IPV6 在内的更多协议。我看说明文件，在 contrib 部分甚至还有一个 http server 的完整实现，我的天啊，如果在内核构建一个能绕开所有防火墙的 http server，简直不敢想象。如果利用 lwip 提供的 socket API，将 3Proxy 也移植到内核中，我的天啊，更是不敢想啊。
那么到底行不行呢？不试试怎么知道？趁着最近有点时间，我决定搞一下。不过真的要搞起来，困难还是很多的，首先，从 Windows vista 开始，NDIS 已经升级到了 6.x 版本，基于 5.x 的体系已经过时了，同时 64 位的 PG 不允许 Hook NDIS层，这些都是需要修改的地方。不过好在 MS 还是为防火墙软件的开发人员留了条口子，那就是 NDIS Filter。不用 Hook，只用合法的 NDIS Filter 能否实现这个功能呢？我心里还是没底的。另外，lwip 2.x 版本的体系结构和 1.2 的差异还是很大的，这个移植的工作量有多大心里也没底。
整理了一下，大概要做以下几件事情：
- 以 DDK 中的 NDIS Filter 实例代码为基础，删除不需要的内容，构建一个空的 NDIS Filter 框架。
- 将 lwip 1.3.2 移植到内核。为什么不选择最新的 2.1.2 版本？因为看起来移植的工作量比较大，1.3.2 的代码结构与 1.2 的差异比较小，并且已经开始支持 IPV6 ，基本上我们需要的功能都有了，为了减少移植的工作量和难度，我选择 1.3.2 版本。根据 1.2 的移植经验，这个移植应该不难。这部分移植的主要工作是将 lwip 的收发帧接口适配到 NDIS 的体系中，同时处理好定时器线程的处理，内核线程毕竟比用户态线程有更多的约束。还有，当系统中有多个网卡的时候，以及一块网卡有多个 IP 接口的时候，也是需要 lwip 做一些适配修改的。
- 将 lwip 演示程序中的 http server 移植到内核，通过对 137 端口的复用，尝试开启一个内核中的 http server。这个东西如果成功了，应该能够通过浏览器访问：http://127.0.0.1:137 ，并看到演示的页面。
- 最后，终极目标是尝试将 3Proxy 移植到内核，配合 lwip 实现一个代理服务器的功能。这个如果成功了，就可以在内核神不知鬼不觉地开启一个代理服务，3Proxy 可是支持多种代理协议的啊。这一步的工作难度还是比较大的，毕竟 lwip 的socket API接口与真的巴克利 socket 接口还是不一样的，我考虑做一个适配层，但是如果 3Proxy 用了太多 lwip 不支持的功能，那么这个适配层就比较难做，有可能导致移植失败。
根据我掌握的知识，前三步还是比较容易做到的，关键是看我有没有时间，要知道，我的懒惰症还是很严重的。上次是因为要测试一下防火墙，所以有了点动力，这次难道还测防火墙？不管怎么样，先从 NDIS Filter 开始吧。
我有一个 lwip
面朝内核，支持Proxy
从今天起，关心 NDIS Filter 和 3Proxy