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前言

WinDivert 是一個用于 Windows 操作系統(tǒng)的內(nèi)核模式驅(qū)動程序，允許用戶模式應(yīng)用程序攔截、修改和丟棄網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。

通過 WinDivert，可以實現(xiàn)各種高級網(wǎng)絡(luò)功能，如防火墻、流量分析工具和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）客戶端。

WinDivert介紹

WinDivert是windows下為數(shù)不多的非常優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)庫，非常適合用于開發(fā)抓包或修改包的應(yīng)用程序，其擁有以下能力：

• 抓取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包

• 過濾或丟棄網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包

• 嗅探網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包

• 注入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包

• 修改網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包

同時WinDivert還提供了完整的loopback(回環(huán))IP、IPv6的支持，簡約而強(qiáng)大的Api、高級別的過濾語言(可以想象為sql一樣的東西)。

如此優(yōu)秀的項目自然有著各個語言的二次封裝項目，我在github上也找到了對應(yīng)多個的dotnet封裝項目，但無一例外，他們封裝的比較簡陋或太過于簡陋，下面是封裝項目的一些不足之處：

1、IPHeader、TcpHeader、UdpHeader等未提供網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)的Endian轉(zhuǎn)換

2、局限于PInvoke，沒有意識使用dotnet的對象(比如IPv4直接聲明為uint類型)

3、沒有面向?qū)ο蟮姆庋b，甚至簡陋到只有聲明了static的PInvoke方法

4、過濾語言沒有任何處理，使用時要翻閱WinDivert的文檔(寫手sql一個感覺)

5、沒有異步IO封裝，都是清一色的IO同步阻塞(異步IO封裝難度大)

WindivertDotnet介紹

WindivertDotnet是面向?qū)ο蟮腤inDivert的dotnet異步封裝，其保持著完整的底層庫能力，又提供dotnet的完美語法來操作：

Filter對象支持Lambda構(gòu)建filter language，脫離字符串的苦海；

內(nèi)存安全的WinDivert對象，基于IOCP的ValueTask異步發(fā)送與接收方法；

內(nèi)存安全的WinDivertPacket對象，提供獲取包有效數(shù)據(jù)長度、解包、重構(gòu)chucksums等；

WinDivertParseResult提供對解包的數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)修改，修改后對WinDivertPacket直接生效；

2.1、網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)的Endian自動轉(zhuǎn)換

由于windows平臺是LittleEndian，而標(biāo)準(zhǔn)的IPHeader、TcpHeader、UdpHeader網(wǎng)絡(luò)定義都是BigEndian，如果未做任何處理，當(dāng)接收到一個SrcPort為80、DstPort為443的Tcp包時映射為結(jié)構(gòu)體時，你調(diào)式會看到如下結(jié)果：

由于沒有做Endian自動轉(zhuǎn)換，在調(diào)試時看到的數(shù)據(jù)甚至讓人抓狂，此時如果你把SrcPort改為我們理解為81端口，你是不能直接寫xxx.SrcPort = 81這樣的csharp代碼的，應(yīng)該是xxx.SrcPort = 20736。

WindivertDotnet項目花了很大的時間精力，為所有涉及的結(jié)構(gòu)體字段訪問時都做了必要的Endian讀取和寫入自動轉(zhuǎn)換，讓調(diào)用者不再為Endian問題費(fèi)腦子。

2.2、結(jié)合使用dotnet類型

IPv4地址占用4字節(jié)，IPv6地址占用16字節(jié)，所以一些封裝項目直接在結(jié)構(gòu)體聲明為uint SrcAddr和fixed uint SrcAddr[4]，當(dāng)然這些聲明是沒有錯誤，但是你叫使用者怎么使用呢，使用者往往是var ipAddress = IPAddress.Parse("1.2.3.4)"得到一個IPAddress類型，他們沒有精力去研究怎么把IPAddress轉(zhuǎn)為你的uint或uint[4]，或者從uint或uint[4]轉(zhuǎn)換為IPAddress類型，再加上使用了uint，又得注意Endian的轉(zhuǎn)換，造成這種封裝離實際應(yīng)用太遙遠(yuǎn)。

WindivertDotnet在聲明字段類型時，當(dāng)存在對應(yīng)的dotnet高級類型時，優(yōu)先使用這些高級類型，除了IPAddress之外，如果字段可以使用枚舉的，也都聲明為了枚舉類型，甚至在修改這些屬性值時，有嚴(yán)格的輸入校驗。

2.3、面向?qū)ο蟮姆庋b

WindivertDotnet將零散的過程式c-api，包裝為多種對象，而不是讓你面對滿天飛的各種靜態(tài)方法PInvoke調(diào)用IntPrt句柄和維護(hù)這些句柄的生命周期，例如WinDivertPacket對象，其本質(zhì)是一個非托管的緩沖區(qū)內(nèi)存，在沒有封裝之前，它就是一個csharp的IntPrt類型，看到這個類型，你得加個八倍鏡觀察可以做為參數(shù)傳給哪些靜態(tài)Api方法，同時確保不要忘記不使用之后，要手動去釋放它，否則內(nèi)存就一直占用。

2.4、Filter

filter language是WinDivert引以為豪的設(shè)計，對WinDivert來說就像是從0到1發(fā)明了sql一樣，它允許使用簡單的文本表達(dá)式來讓驅(qū)動層高性能地過濾得自己感興趣的數(shù)據(jù)包，比如outbound and !loopback and (tcp.DstPort == 80 or udp.DstPort == 53)，這種filter的作用，想必使用過wireshark軟件的都特別明白。

不足的是，人們在做dotnet封裝時，僅僅做了Invoke(string filter)這種傳話筒式的封裝，好家伙，filter language一共100個字段左右，我保證使用者不翻看filter language寶典的話，肯定不知道怎么構(gòu)造這個string內(nèi)容，您好歹從語法層面超越一下，提供一下filter的Builder也好啊。

WindivertDotnet提供Filter類型使用Lambda來構(gòu)造這個filter language，有了它您不再需要珍藏filter language葵花寶典了，就像使用了EF之后不會sql又何妨呢，因為如下的csharp代碼，每個人都打得出：

var filter = Filter.True
    .And(f => f.Network.Outbound && !f.Network.Loopback)
    .And(f => f.Tcp.DstPort == 80 || f.Udp.DstPort == 53);

2.5、異步IO封裝

沒有async和await的IO，那不是完美的IO，WinDivert提供了可選的LPOVERLAPPED，讓上層可以使用IOCP模型，遺憾的是目前沒有任何封裝項目應(yīng)用了這個參數(shù)，并結(jié)合IOCP模型包裝為dotnet的Task或ValueTask異步模型。他們都是直接PInvoke使用了Send和Recv這兩個api，或者是SendEx之后又同步阻塞等待LPOVERLAPPED的完成，這種和dotnet里的 Task.Wait() 其實是一個道理，調(diào)用工作線程在IO完成之前只能干等，而沒法抽身回到線程池中。

WindivertDotnet將LPOVERLAPPED與IOCP模型結(jié)合，并封裝為dotnet的TAP異步模型，凝結(jié)出下面兩個核心方法：

ValueTask<int> RecvAsync(WinDivertPacket, WinDivertAddress, CancellationToken);
ValueTask<int> SendAsync(WinDivertPacket, WinDivertAddress, CancellationToken);

Api方法是簡單，但過程曲折，沒有資料，碰壁無數(shù)，哪怕是小小的CancellationToken參數(shù)，但它卻能讓pendding的IO操作撤銷下來。

總結(jié)

因FastGithub項目的需要，所以本項目才得以誕生，現(xiàn)在我是結(jié)合實際項目的中使用痛點(diǎn)來改進(jìn)本項目，甚至添加了一些WinDivert目前沒有的功能，相信本項目越來越好用。

項目地址

WinDivert：https://github.com/basil00/WinDivert

WindivertDotnet：https://github.com/xljiulang/WindivertDotnet

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