一种通过Windows系统服务监控Windows系统剪贴板的方法

摘要

本发明公开了一种通过Windows系统服务监控Windows系统剪贴板的方法，包括以下步骤：A.对与剪贴、复制和粘贴操作相关的系统服务信息初始化，查找到系统描述符表及系统服务Nt、User、Get、Clipboard、Data和Nt、User、Set、Clipboard、Data的服务号ID；B.计算系统服务Nt、User、Get、Clipboard、Data和Nt、User、Set、Clipboard、Data在Windows中的地址偏移；C.HOOK两个系统核心态服务Nt、User、Get、Clipboard、Data和Nt、User、Set、Clipboard、Data；D.有操作请求时，用户发出的剪贴板操作信息进入HOOK的两个相应函数：New、Nt、User、Get、Clipboard、Data和New、Nt、User、Set、Clipboard、Data，从而监控剪贴板的所有操作，并通过逻辑判断作相应处理，采用本发明一种通过Windows系统服务监控Windows系统剪贴板的方法，能对用户的剪切、复制、粘贴操作进行全面控制，并对各种软件具有普遍适用性，而且不影响合法用户的正常操作，做到与应用无关。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过Windows系统服务监控Windows系统剪贴板的方法，属于计算机技术领域。

背景技术

目前，很多网站和应用软件对用户的剪切、复制、粘贴操作进行了一些控制，但这些控制存在一些缺陷。有些网站只是进行禁止复制的单一控制，无法阻止用户通过其他方式拷贝网站的文本内容；应用软件的操作控制功能有个体局限性，不具备普遍适用性。除此之外，微软对Windows剪贴板提供了一套API，用来用户进行第二次开发和调用，有些厂商为了对剪贴板进行监控，采取了HOOK这些API或者WINDOWS消息的机制来实现这一功能，但这种实现方式也只能针对部分特定的应用软件，无法对所有应用软件有效，更不能做到与应用无关。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种通过Windows系统服务监控Windows系统剪贴板的方法，这种方法能对用户的剪切、复制、粘贴操作进行完全控制，并对各种软件具有普遍适用性，而且与应用无关。

本发明实现上述目的的技术方案是：一种通过Windows系统服务监控Windows系统剪贴板的方法，其特征在于采用WINDOWS内核HOOK技术对剪贴板相关的系统服务进行HOOK，从而达到对WINDOWS系统剪贴板监控的目的，该方法包括以下步骤：

A、对与剪贴、复制和粘贴操作相关的系统服务信息初始化，找到两个系统描述符表ServiceDescriptorTable和ServiceDescriptorTableShadow，获得两个系统服务NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData的服务号ID；

B、计算系统服务NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData在Windows中的地址偏移；

C、HOOK两个系统核心态服务NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData；

D、有操作请求时，用户发出的原进入系统服务NtUserSetClipboardData和NtUserGetClipboardData的剪贴板操作信息就会进入HOOK的两个相应函数：NewNtUserGetClipboardData和NewNtUserSetClipboardData，在这两个函数中，实现监控剪贴板的所有逻辑处理；

E、退出监控驱动，对两个系统服务解除HOOK。

其中，所述步骤A包括下列步骤：

A1、找到已由Ntoskrnl.exe公开导出的系统描述符表ServiceDescriptorTable(简称：SDT)；

A2、通过在系统内存空间的搜索方式找到ServiceDescriptorTableShadow在win32k.sys中的基地址；

A3、通过辅助驱动程序LocalSystem.sys取得两个系统服务NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData对应当前系统版本的服务号ID。

所述步骤D中的逻辑处理包括以下步骤：

(1)获取当前发起剪切、复制、粘贴请求的进程号(PID)；

(2)获取当前发起剪切、复制、粘贴请求的进程进程名(ProcessName)；

(3)判断当前进程号是否是在受监控进程列表中，或者当前进程名是否是csrss.exe，对请求做保留、丢弃或加密等处理。

该方法还在剪贴板HOOK驱动中定义一个分支IRP，以实现操作的中断控制。

本发明通过Windows系统服务监控Windows系统剪贴板的方法采用以上步骤通过在Windows系统核心级，运用Windows内核HOOK技术对剪贴板相关的系统服务进行HOOK，从而达到对Windows系统剪贴板全面的监控目的；由于本方法直接HOOK两个与剪贴板监控相关的最重要的系统核心态服务NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData，使对用户剪贴板操作请求的控制具有普遍性；本方法的处理过程不需其他额外的操作，由于感觉不到计算机的底层运行情况，丝毫不影响用户的合法正常操作，而且做到与应用无关。

附图说明

图1为本发明的逻辑流程图。

具体实施方式

如附图所示，在剪贴板HOOK驱动入口函数中对需要HOOK的系统服务信息进行初始化，经过深入分析研究windows内核，找到WINDOWS系统服务的入口，名为系统描述符表(简称：SDT)，这是由Ntoskrnl.exe公开导出的结构体；在系统描述符表(SDT)中查找剪贴板监控相关的系统服务ID；计算HOOK的系统服务在Windows中的地址偏移；对剪贴板监控相关的系统服务进行HOOK，当用户发起剪贴板相关操作时，在核心态会进入HOOK后的函数中，在相关的HOOK函数中进行剪贴板相关的监控请求逻辑处理。

1、在剪贴板HOOK驱动入口函数DriverEntry()中对需要HOOK的系统服务信息进行初始化，例如在一个函数InitializeGlobalVariables()中对需要用到的HOOK相关的全局变量信息进行初始化，具体步骤如下：

(1)经过深入分析研究Windows内核，找到WINDOWS系统服务的入口，名为系统描述符表(简称：SDT)，这是由Ntoskrnl.exe公开导出的结构体。在WINDOWS中为SDT定义了一个如下数据结构：

typedef struct ServiceDescriptorEntry

{

  unsigned int*ServiceTableBase；

  unsigned int*ServiceCounterTableBase；

  unsigned int NumberOfServices；

  unsigned char*ParamTableBase；

}ServiceDescriptorTableEntry_t，*PServiceDescriptorTableEntry_t；

定义一个全局的变量KeServiceDescriptorTable如下：

_declspec(dllimport)ServiceDescriptorTableEntry_t KeServiceDescriptorTable。

(2)在WinNT中还有一个这样的结构体，名为ServiceDescriptorTableShadow，这个结构体未被导出，是一个未公开的不易访问的描述符，只在模块内部使用，这是Windows系统维护的第二个SDT，其在win32k.sys中定义。通过在系统内存空间中采用搜索的方式，找到ServiceDescriptorTableShadow在win32k.sys中的基地址指针。

(3)定义系统相关的六个全局变量：

ULONG g_ServiceDescriptorTableShadowPtr；

ULONG g_oW32KServiceBasePtr；

ULONG g_CurrentW32KServiceTable；

UINT  g_W32KServiceCount；

UINT  g_GetClipboardDataServiceId；

UINT  g_SetClipboardDataServiceId。

各个变量代表意义描述如下：

g_ServiceDescriptorTableShadowPtr：在win32k.sys中SDT的基地址；

g_oW32KServiceBasePtr：原始的在win32k.sys中SDT的基地址；

g_CurrentW32KServiceTable：当前在win32k.sys中SDT的基地址；

g_W32KServiceCount：在win32k.sys中系统服务的个数；

g_GetClipboardDataServiceId：在win32k.sys中NtUserGetClipboardData的服务号；

g_SetClipboardDataServiceId：在win32k.sys中NtUserSetClipboardData的服务号。

(4)将b中找到的ServiceDescriptorTableShadow在WIN32K.SYS中的基地址保存在全局变量ServiceDescriptorTableShadowPtr中；

将(ULONG)(*(PULONG)(g_ServiceDescriptorTableShadowPtr+0x10))的值保存在全局变量g_oW32KServiceBasePtr中；

将(ULONG)(*(PULONG)(g_ServiceDescriptorTableShadowPtr+0x18))的值保存在全局变量g_W32KServiceCount中；

进行如下赋值：g_CurrentW32KServiceTable＝g_oW32KserviceBasePtr；

(5)因为windows系列的操作系统中各个版本(eg：windows 2000/xp/2003)的系统服务在SDT中的基地址不一致，所以为了得到NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData在WIN32K.SYS中的服务号，我们通过一个辅助的小驱动程序(LocalSystem.sys)来根据操作系统的不同版本取得对应的服务号。

(6)在LocalSystem.sys中的头文件内定义一个如下数据结构和变量：

typedef struct_LOCAL_SYSTEM

{

ULONG Version；//os version，such as 0x0501

ULONG NtUserSetClipboardDataServiceId；

ULONG NtUserGetClipboardDataServiceId；

}LOCAL_SYSTEM，*PLOCAL_SYSTEM；

extern LOCAL_SYSTEM g_LocalSystem；

并将g_LocalSystem导出，以供剪贴板HOOK驱动调用。

(7)将g_LocalSystem.NtUserGetClipboardDataServiceId保存在(3)中定义的全局变量g_GetClipboardDataServiceId中；

将g_LocalSystem.NtUserSetClipboardDataServiceId保存在c中定义的全局变量g_SetClipboardDataServiceId中。

2、在剪贴板HOOK驱动中的IRP_MJ_DEVICE_CONTROL这个IRP中定义一个分支IOCTL_HOOK_CLIPBORAD_SERVICE，在这个分支IRP中实现如下操作：

//禁止中断

(*(PULONG)(g_ServiceDescriptorTableShadowPtr+0x10))    ＝

(ULONG)g_nW32KServiceTable；

//允许中断

g_CurrentW32KServiceTable＝(ULONG)g_nW32KServiceTable；

3、对NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData两个系统服务进行HOOK：定义一个HOOK这两个系统服务的函数HookServices()，在此函数中进行如下实现：

伪代码：

      ULONG ptrW32p＝g_CurrentW32KServiceTable；

    OldNtUserGetClipboardData                                        ＝

(NTUSERGETCLIPBOARDDATA)(*(PULONG)(ptrW32p+g_GetClipboardDataServiceId*4)

)；

       OldNtUserSetClipboardData                                     ＝

(NTUSERSETCLIPBOARDDATA)(*(PULONG)(ptrW32p+g_SetClipboardDataServiceId*4)

)；

       _asm

         {

           cli

           mov eax，CRO

           and eax，not 0x10000

           mov CRO，eax

          } //dissable interrupt

          (*(PULONG)(PVOID)(ptrW32p+g_GetClipboardDataServiceId*4))    ＝

(DWORD)NewNtUserGetClipboardData；

(*(PULONG)(PVOID)(ptrW32p+g_SetClipboardDataServiceId*4))              ＝

(DWORD)NewNtUserSetClipboardData；

          _asm

{

           MOV EAX，CRO      //move CRO register into EAX

           OR  EAX，10000H     //enable WP bit

           MOV CRO，EAX      //write register back

           STI               //enable interrupt

         }

当系统有剪切、复制、粘贴操作请求时，从剪贴板取数据会进入系统服务NtUserGetClipboardData，向剪贴板写数据会进入系统服务NtUserSetClipboardData，我们的监控驱动对这两个系统服务进行了HOOK，所以用户发出的操作剪贴板信息就会进入HOOK的两个函数：NewNtUserGetClipboardData，NewNtUserSetClipboardData，在这个函数中，实现了监控剪贴板所有的逻辑处理；

4、退出剪贴板操作请求监控驱动时，在Unload()中对NtUserGetClipboardData和NtUserSetClipboardData两个系统服务解除HOOK，定义一个解除HOOK这两个系统服务的函数UnHookServices()，在此函数中进行如下实现：

伪代码：

//禁止中断

_asm

    {

     cli

     mov eax，CRO

     and eax，not 0x10000

     mov CRO，eax

}

(*(PULONG)(g_ServiceDescriptorTableShadowPtr+0x10))              ＝

g_oW32KServiceBasePtr；

//解除禁止中断

_asm

{

     MOV EAX，CRO         //move CRO register into EAX

     OR  EAX，10000H       //enable WP bit

     MOV CRO，EAX         //write register back

     STI                  //enable interrupt

}

g_CurrentW32KServiceTable＝g_oW32KServiceBasePtr；

5、两个HOOK的系统服务内部处理逻辑如下：

(1)从剪贴板取数据(对应的服务例程：NewNtUserGetClipboardData)中逻辑如下：

A、获取当前发起剪切、复制、粘贴请求的进程号(PID)；

B、获取当前发起剪切、复制、粘贴请求的进程进程名(ProcessName)；

C、判断当前PID是否是在受监控进程列表中，或者当前进程名是否是csrss.exe。

a)如果当前PID在受监控进程列表中或当前进程名是csrss.exe，则进行如下处理：

if(flag＝＝FALSE)//flag为一个全局变量

         return FALSE；//此处返回，丢弃用户操作请求，或进行加密处理

else if(flag＝＝TRUE&&strcmp(ProcessName，″csrss.exe″)＝＝0)

         return FALSE//此处返回，丢弃用户操作请求，或进行加密处理

else

     //donothing；

b)如果a)的条件不满足，则进行如下逻辑处理：

if(flag＝＝TRUE)//flag为一个全局变量

        return FALSE；//此处返回，丢弃用户操作请求，或进行加密处理

(2)向剪贴板放数据(对应服务例程：NewNtUserSetClipboardData)中处理逻辑如下：

A、获取当前发起剪切、复制、粘贴请求的进程号(PID)；

B、获取当前发起剪切、复制、粘贴请求的进程进程名(ProcessName)；

C、判断当前PID是否是在受监控进程列表中，或者当前进程名是否是csrss.exe。

a)如果当前PID在受监控进程列表中或当前进程名是csrss.exe，则进行如下处理：

     Begin

     if(g_flag＝＝FALSE)then//g_flag为一个全局变量

          return FALSE；//此处返回，丢弃用户操作请求，或进行加密处理

     else if(g_flag＝＝TRUE&&strcmp(ProcessName，″csrss.exe″)＝＝0)then

     return FALSE；//此处返回，丢弃用户操作请求，或进行加密处理

else then

       //donothing；

     Endif

     End

b)如果a)的条件不满足，则进行如下逻辑处理：

  begin

  if(g_flag＝＝TRUE)then//g_flag为一个全局变量

           return FALSE；//此处返回，丢弃用户操作请求，或进行加密处理

     Endif

     End