在windows下,USB设备中断的全流程如下(以USBHID键鼠设备为例):
HardWare Layer
USB设备,比如USB键盘、鼠标在按下或者是滑动的时候,根据键鼠内部的循环电路扫描以及USB-HID接口协议,触发一个中断,相关的数据,比如哪个键盘按下,鼠标移动多少等。这些数据被封装到了USB请求块(URB,USB Request Block)中。
USB主控驱动
USB主控驱动在windows中一般是`usbehci`等驱动,具体可能和USB主控的型号有关。他注册了相关的IDT中断,当USB设备中断的时候(实际上USB主控似乎是挂在PCI主控的,也就是中断走的应该是MSI而不是ACPI,具体原理不·清楚,总之可以中断到USB主控驱动注册的相关中断Routine中)。
USBHUB.sys
USB主控中断后,USBHUB(集线器驱动,主要负责管理USB驱动对象)会接受到来自USB主控的IoCallDriver的IRP,它会传递给上层驱动程序,同时负责管理USB设备的链接、断开,pnp相关。
HIDUSB
USBHUB传递IRP->HIDUSB(HIDUSB设备),此时IRP还是URB的形式,HIDUSB解析URB,传递给HIDCLASS类驱动。
HIDCLASS
即HIDCLASS.sys,到这一层,windows把数据和对象抽象成类了。此时数据已经不上URB的硬件格式,而是windows规定的协议格式的IRP包了(HID报告包,存疑,可能得实际逆向)。
接下来,更细致地分发到KBDHID.sys和MOUHID.sys,主要就是将HID报告->IRP(里面有各种鼠标移动,键盘的扫描码等信息)
kbdclass、mouclass
hidclass过滤键鼠,将这些IRP包发给具体的键盘鼠标类驱动,然后这些驱动去调用KeyboardClassServiceCallback等位于驱动内的回调,这些回调会插入到WIN32子系统的输入队列,最后win32k.sys分发给不同的应用窗口。
流程图如下:
一个键盘按(I2CHID,而不是USB-HID,除了从USBHUB哪里开始,其他hidclass等逻辑是一样的)下的调用栈(Windows on arm):
如何做键鼠监控?
- KbdMouServiceCallback
最高层的,所有都能监控到的->ServiceCallback
优点:位于调用链的最高层,usb键鼠、i2c、ps/2都可以监控到
缺点:太明显,被太多人盯着。
- IRP-HOOK
底层的,针对HID-USB键鼠,去hook所有的USB设备对象的IRP,拦截,逆向,解析他的数据包
优点:隐蔽
缺点:只能监控某种类型的键鼠,比如USB、I2C、或者PS/2,不同的类型硬件要进行不同的hook驱动对象的派遣函数,而且需要逆向他的数据解包。