基于端口操作的虛擬還原穿透驅(qū)動程序的設(shè)計

沈榮

摘 要：傳統(tǒng)還原軟件對計算機(jī)系統(tǒng)程序進(jìn)行讀寫具有一定的難度，而虛擬還原軟件則可以針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲信息進(jìn)行備份和還原，使用戶更好的進(jìn)行驅(qū)動程序穿透。當(dāng)前對于虛擬還原穿透技術(shù)的研究已取得了一定的進(jìn)展，其在系統(tǒng)磁盤中所占空間較小，而且具有高效率的還原速度，深受計算機(jī)用戶的青睞。本文將對虛擬還原穿透技術(shù)進(jìn)行簡要闡述，并在此基礎(chǔ)上對基于端口操作的虛擬還原穿透驅(qū)動程序的設(shè)計進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：端口操作；虛擬還原；穿透驅(qū)動程序；設(shè)計

現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，社會需求也在不斷提高，人類生活變得越來越便利和快捷的同時，所面臨的網(wǎng)絡(luò)問題也越來越嚴(yán)峻，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)達(dá)，各類網(wǎng)絡(luò)犯罪問題不斷涌現(xiàn)，從社會角度而言，網(wǎng)絡(luò)法律尚不完善，懲戒力度較弱是造成網(wǎng)絡(luò)犯罪猖獗的一大因素，為了凈化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，還給人們一片綠色的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，相關(guān)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)營運而上，虛擬還原穿透技術(shù)即是其中的一種，其主要通過對驅(qū)動程序進(jìn)行穿透能夠截取系統(tǒng)操作程序，從而獲得相關(guān)操作，便于網(wǎng)絡(luò)管理。

1 虛擬還原穿透技術(shù)

虛擬還原軟件與傳統(tǒng)的穿透軟件并不相同，其主要功能在于對計算機(jī)相關(guān)信息進(jìn)行備份和存儲，如FAT、MBR等，當(dāng)其進(jìn)行還原操作時，也僅僅是將這些備份的信息進(jìn)行還原，嚴(yán)格意義上來說，該還原技術(shù)應(yīng)當(dāng)被稱之為虛擬還原技術(shù)。在系統(tǒng)中暗轉(zhuǎn)了虛擬還原軟件之后，系統(tǒng)磁盤而對讀寫操作在進(jìn)行相關(guān)命令執(zhí)行時將會產(chǎn)生改變，通過外部媒介向磁盤寫入的數(shù)據(jù)并不會到達(dá)真正的目的地址中，而是進(jìn)入虛擬還原軟件所分配出的連續(xù)空間當(dāng)中。在操作系統(tǒng)中進(jìn)行FAT表讀取時也不會出現(xiàn)修改程序，所修改的只是虛擬還原軟件中備份的FAT表，在用戶讀取磁盤的數(shù)據(jù)時，所顯示的數(shù)據(jù)一般都是經(jīng)過備份的數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)記錄時則根據(jù)所備份的FAT表進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。虛擬還原軟件在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)還原功能并將原有的FAT表對備份表進(jìn)行替換，從而清除連續(xù)空間數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)提供更大的存儲空間。

2 基于端口操作的虛擬還原穿透驅(qū)動程序的設(shè)計

2.1 虛擬還原技術(shù)原理

計算機(jī)軟硬件中所配備的虛擬還原軟件主要用于還原軟件，盡管虛擬還原產(chǎn)品在不同廠家有不同的形狀，但其原理性缺是一致的。計算機(jī)系統(tǒng)磁盤中傳統(tǒng)驅(qū)動程序還原主要在于還原軟件，如在磁盤扇區(qū)中保留了某一數(shù)據(jù)信息，虛擬還原技術(shù)則通過該扇區(qū)的信息進(jìn)行相關(guān)代碼錄入，從而使操作系統(tǒng)在運行軟件之前獲取可執(zhí)行權(quán)，保證程序運行的安全。

2.2 程序的設(shè)計：POVRPD穿透方法的應(yīng)用

還原軟件目前僅有過濾驅(qū)動和中斷重定向兩種，其穿透方式主要是在磁盤中截獲磁盤I/O操作。磁盤I/O操作基本流程如圖1所示：

通過該圖可知，以過濾驅(qū)動方式進(jìn)行穿透的還原軟件會在元軟件上多加一層驅(qū)動程序，在磁盤I/O執(zhí)行操作命令之前，該驅(qū)動程序即可對其進(jìn)行截獲處理，獲取其操作流程。還原軟件調(diào)用API之后將模式轉(zhuǎn)為內(nèi)核，并交由磁盤I/O執(zhí)行，在相關(guān)應(yīng)用程序?qū)Υ疟P進(jìn)行操作時，通過API建立IRP，再通過內(nèi)核驅(qū)動程序進(jìn)行操作，在內(nèi)核態(tài)驅(qū)動程序出現(xiàn)設(shè)備極中斷情況時，可通過硬件抽象層進(jìn)行分層，并由操作硬件獨立完成IRP建立，最后將處理的結(jié)果逆向傳遞給用戶模式程序進(jìn)行相關(guān)存儲。

在虛擬還原穿透方式中主要以避免硬件在進(jìn)一步處理之前相關(guān)磁盤操作被還原軟件劫持，進(jìn)行還原穿透后用戶的操作可以繼續(xù)進(jìn)行，并且不會被截取。因此，在虛擬還原穿透程序的設(shè)計中，還可以將磁盤I/O操作直接放給計算機(jī)硬件進(jìn)行處理，避免操作截獲。該基于端口操作的虛擬還原穿透驅(qū)動程序為POVRPD，改程序運用后，磁盤I/O操作的處理流程如圖2所示：

POVRPD進(jìn)行IRP處理的流程如下：首先通過調(diào)用硬件抽象層的函數(shù)內(nèi)容來還原程序，避免設(shè)備級中斷，以中斷重定向的方式進(jìn)行虛擬穿透，一般情況下，POVRPD程序在計算機(jī)內(nèi)容模式下的驅(qū)動扇區(qū)通常能夠直接對IRP進(jìn)行讀寫，從而避免其被還原為磁盤I/O操作。在IRP被建立后，直接歸入POVRPD進(jìn)行相關(guān)處理，減少了計算機(jī)系統(tǒng)中各軟件層驅(qū)動所受到的干擾。從而減輕對軟件對于驅(qū)動層面的處理，使軟件能夠順利被穿透。

POVRPD之所以能夠?qū)崿F(xiàn)穿透驅(qū)動程序的功能，主要在于其能夠通過硬件抽象層所提供的函數(shù)進(jìn)行磁盤讀寫。在系統(tǒng)硬件抽象層中備有可供讀寫的端口函數(shù)，這些函數(shù)在被POVRPD調(diào)用后 ，加上端口讀寫技術(shù)的結(jié)合，計算系系統(tǒng)即能夠?qū)崿F(xiàn)一個或多個磁盤扇區(qū)。扇區(qū)可被直接讀寫，但在計算機(jī)的安全性方面出發(fā)，這一虛擬操作系統(tǒng)對于底層端口函數(shù)進(jìn)行了一定的屏蔽，使得POVRPD的訪問權(quán)限收到了阻擋，因而，POVRPD必須先突破操作系統(tǒng)再進(jìn)行虛擬還原穿透驅(qū)動程序的運作。

綜上所述，虛擬還原技術(shù)還在不斷發(fā)展，我們有理由相信其在未來將會具有更為強(qiáng)大的還原功能，其針對于計算機(jī)驅(qū)動程序所發(fā)展的穿透技術(shù)也會不斷進(jìn)行創(chuàng)新，訊還原穿透驅(qū)動程序必然會在未來擁有廣闊的發(fā)展空間。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王健婷，趙霞，劉杰，許慶平.基于P2PSIP的NAT穿透方法的研究[J].北京工商大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，26（3）：70-75.

[2]梁坤，秦拯.一種面向安全虛擬網(wǎng)絡(luò)的NAT雙向穿透方法研究[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2010（15）.

[3]夏弟方，薛質(zhì).遠(yuǎn)程接入的安全策略[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2004（4）：61-62.

[4]姚渝春，李杰.計算機(jī)軟件系統(tǒng)的保護(hù)及恢復(fù)技術(shù)[J].重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，25（10）：121-123+127.