Марапулец Ю.В. Основы программирования в Win32API

Подождите немного. Документ загружается.

Функция Описание

AllocateAndInitializeSid

Выделяет и инициализирует идентификатор безопасно-

сти для 1-8 вторичных лиц

AllocateLocallyUniqueId Выделяет локальный уникальный идентификатор

InitializeSid

Инициализирует структуру идентификатора безопасно-

сти для заданного количества вторичных лиц

CopySid Записывает в буфер копию идентификатора безопасности

EqualPrefixSid

Выполняет логическую (True/False) проверку равенства

префиксов двух идентификаторов безопасности

EqualSid

Выполняет логическую (True/False) проверку равенства

двух идентификаторов безопасности

FreeSid

Освобождает идентификатор безопасности, выделенный

функцией AllocateAndInitializeSid()

GetSidIdentifierAuthority

Возвращает указатель на идентификатор безопасности

аутентифицированного пользователя или группы (в виде

структуры SID_IDENTIFIER_AUTHORITY)

GetSidLengthRequired

Возвращает размер идентификатора в байтах, который

необходим для хранения информации о заданном коли-

честве вторичных лиц

GetSidSubAuthority

Возвращает указатель на n-е вторичное лицо заданного

идентификатора безопасности

GetSidSubAuthorityCount

Возвращает количество вторичных лиц, определенных в

идентификаторе безопасности

GetLengthSid

Возвращает размер заданного идентификатора безопас-

ности в байтах

IsValidSid

Проверяет правильность заданного идентификатора

безопасности

LookupAccountSid

Возвращает учетное имя и имя первого домена, найден-

ного для заданного идентификатора безопасности

LookupAccountName

Возвращает SID, соответствующий заданному учетному

имени, и домен, в котором найдено имя

Таблица 7.8

Функция Описание

InitializeAcl Создает новую структуру ACL

GetAclInformation

Возвращает информацию о заданном ACL (размер, значение

счетчика записей и др.)

IsValidAcl Проверяет правильность ACL

SetAclInformation Задает информацию об ACL

Таблица 7.9

Функция Описание

101

AddAce

Добавляет одну или несколько записей (АСЕ) в указанную

позицию заданного списка управления доступом (ACL)

AddAccessAllowedAce

Добавляет в ACL запись с разрешением доступа, обеспечи-

вая таким образом доступ к указанному идентификатору безо-

пасности

AddAccessDeniedAce

Добавляет в ACL запись, в которой запрещен доступ; та-

ким образом предотвращается доступ к указанному идентифи-

катору безопасности

AddAuditAccessAce Добавляет запись в SACL

DeleteAce Удаляет n-ю запись из заданного ACL

FindFirstFreeAce

Возвращает указатель первой свободной позиции в задан-

ном ACL

GetAce Возвращает указатель на n-ю запись в заданном ACL

Таблица 7.10

Функция Описание

AccessCheck

Используется серверным приложением для про-

верки прав доступа клиента к объекту

AccessCheckAndAuditAlarm

Выполняет функцию AccessCheck() и генерирует

соответствующие аудиторские сообщения

AreAllAccessesGranted

Проверяет, были ли предоставлены заданному

пользователю все необходимые права доступа

AreAnyAccessesGranted

Проверяет, было ли предоставлено заданному

пользователю хотя бы одно из необходимых прав

доступа

PrivilegeCheck

Проверяет, имеет ли заданный маркер доступа

необходимые привилегии

PrivilegedServiceAuditAlarm

Выполняет функцию PrivilegeCheck() и генери-

рует соответствующие аудиторские сообщения

MapGenericMask

Накладывает маску общих прав доступа на спе-

циальные или стандартные права

Таблица 7.11

Функция Описание

MapGenericMask

Накладывает заданную маску общих прав дос-

тупа на специальные или стандартные права

PrivilegeCheck

Проверяет, имеет ли заданный маркер доступа

указанные привилегии

AllocateSocallyUniqueId Выделяет локальный уникальный идентификатор

LookupPrivilegeDisplayName Читает строку с названием указанной привилегии

LookupPrivilegeName

Читает имя привилегии, связанное с заданным

локальным уникальным идентификатором (LUID)

Окончание таблицы 7.11

102

Функция Описание

LookupPrivilegeValue

Возвращает LUID, связанный с указанной при-

вилегией в данной системе

ObjectPrivilegeAuditAlarm

Генерирует аудиторские сообщения, когда ука-

занный пользователь (маркер доступа) пытается вы-

полнить привилегированные операции с заданным

объектом

PrivilegedServiceAuditAlarm

Генерирует аудиторские сообщения, когда ука-

занный пользователь (маркер доступа) пытается вы-

полнить привилегированные операции

Таблица 7.12

Функция Описание

GetProcessWindowStation

Возвращает дескриптор окна-станции, связанного

с вызываемым процессом

SetProcessWindowStation

Назначает заданное окно-станцию вызываемому процес-

су

аблица 7.13

Функция Описание

InitLsaString

Создает структуру LSA_UNICODE_STRING для

имени заданной привилегии

LsaOpenPolicy

Задает определенную политику безопасности на ука-

занном компьютере

LsaLookupNames

Возвращает учетное имя (и идентификатор безопас-

ности) для заданного маркера доступа

LsaRemoveAccountRights Отбирает указанные привилегии у заданного пользо-

вателя (или у нескольких пользователей)

LsaAddAccountRights

Предоставляет указанные привилегии заданному

пользователю (или нескольким пользователям)

LsaClose Отменяет определенную политику безопасности

LsaEnumerateAccountRights

Создает список прав доступа и привилегий, которые

предоставлены заданной учетной записи

LsaEnumerateAccountsWith-

UserRight

Создает список всех учетных записей данной систе-

мы, которым предоставлена указанная привилегия

103

Таблица 7.14

Функция Описание

GetFileSecurity

Получает дескриптор безопасности указанного файла

или каталога

GetKernelObjectSecurity

Получает дескриптор безопасности указанного объ-

екта ядра

GetPrivateObjectSecurity

Получает дескриптор безопасности указанного при-

ватного объекта

GetUserObjectSecurity

Получает дескриптор безопасности указанного поль-

зовательского объекта

SetFileSecurity

Присваивает файлу или каталогу указанный деск-

риптор безопасности

SetKernelObjectSecurity

Присваивает объекту ядра указанный дескриптор

безопасности

SetPrivateObjectSecurity

Присваивает приватному объекту указанный деск-

риптор безопасности

SetUserObjectSecurity

Присваивает пользовательскому объекту указанный

дескриптор безопасности

CreatePrivateObjectSecurity

Выделяет и инициализирует дескриптор безопасно-

сти

в относительном формате; этот дескриптор будет назна-

чен новому приватному объекту

DestroyPrivateObjectSecuri-

Удаляет дескриптор безопасности заданного приват-

ного объекта

Таблица 7.15

Функция Описание

ObjectOpenAuditAlarm

Генерирует аудиторские сообщения, когда поль-

зователь предпринимает попытку получить доступ к

существующему объекту или создать новый объект

ObjectCloseAuditAlarm

Генерирует аудиторские сообщения при закры-

тии дескриптора объекта

ObjectDelateAuditAlarm

Генерирует аудиторские сообщения при удале-

нии дескриптора объекта

ObjectPrivilegeAuditAlarm

Генерирует аудиторские сообщения, когда ука-

занный пользователь (маркер доступа) пытается вы-

полнить привилегированные операции с заданным

объектом

PrivilegedServiceAuditAlarm

Генерирует аудиторские сообщения, когда ука-

занный пользователь пытается выполнить привиле-

гированные операции

104

Глава 8. ОБРАБОТКА ИСКЛЮЧЕНИЙ В ОС WINDOWS

8.1. Исключения и прерывания в ОС Windows

По мере выполнения программы ее нормальная работа по различным

причинам может нарушаться. В частности, это может быть связано с тем, что

центральный процессор наталкивается на недопустимый адрес памяти, поль-

зователь прерывает выполнение программы комбинацией «горячих» клавиш

[Ctrl + C], отладчик произвольным образом останавливает программу и запус-

кает ее вновь. Ошибка может быть связана и с вводом неправильного значения

при выполнении операции с плавающей запятой. Эти и другие исключитель-

ные ситуации способны возникать как на пользовательском уровне, так и на

уровне ядра операционной системы, как в RISC-процессорах, так и в процес-

сорах Intel. О возникновении подобных ситуаций может сигнализировать и аппа-

ратное, и программное обеспечения. Любой язык программирования должен со-

держать средства обработки исключений для унификации процесса обработки,

выполняемой в различных ситуациях. Windows включает встроенные низко-

уровневые механизмы структурированной обработки исключений [2].

Исключения в значительной степени аналогичны прерываниям.

В первую очередь тем, что оба сигнала заставляют центральный процессор пере-

дать управление специальной части операционной системы. Однако исключения и

прерывания – это не одно и то же. Прерывания происходят асинхронно, часто в ре-

зультате определенных аппаратных событий (например, нажатия клавиш или по-

ступления данных через последовательный порт). Программа не имеет возможно-

сти контролировать такие прерывания, и они могут происходить в любой момент.

С другой стороны, исключения возникают синхронно как результат выполнения

определенных операторов программы. Исключения часто служат сигналом, свиде-

тельствующим о наличии ошибочных условий. Обычно они воспроизводятся пу-

тем повторного запуска программы с тем же контекстом.

Обладая способностью переключаться от одного потока выполнения

к другому, ядро операционной системы должно к тому же реагировать на пре-

рывания (interrupts) и исключения (exceptions). Речь идет о сигналах, которые

возникают в системе и заставляют процессор прерывать свою работу и пере-

ключаться на обработку возникшей ситуации. Когда ядро обнаруживает пре-

рывание или исключение, оно приостанавливает текущий поток выполнения и

передает управление другой части операционной системы, которая отвечает за

обработку ситуации, соответствующей поступившему сигналу. Перехватчик

(trap handler) представляет собой часть ядра, которая вызывается в ответ на

прерывания и исключения. Эта подпрограмма интерпретирует поступивший

сигнал и передает управление определенным процедурам, предназначенным

для обработки тех или иных ситуаций.

Исключения часто генерируются в том случае, если какая-то часть про-

105

граммы обнаруживает ошибку, но не может обработать ее самостоятельно.

Так, система генерирует исключение в ответ на ошибки доступа к памяти

и ошибки типа деления на ноль. Однако не все исключения порождаются оши-

бочными ситуациями. Windows генерирует специальное исключение для вызо-

ва определенного системного сервиса. При обработке этого исключения ядро

передает управление той части операционной системы, которая предоставляет

запрашиваемый сервис.

Получив сигнал прерывания, перехватчик сначала сохраняет информацию

о текущем состоянии компьютера, с тем чтобы его можно было восстановить

после обработки сигнала. Затем он определяет, является поступивший сигнал

прерыванием, вызовом системного сервиса или исключением,

и в зависимости от полученного результата переадресовывает его диспетчеру

прерываний, системных сервисов или исключений соответственно. Указанные

вспомогательные диспетчеры находят нужную процедуру обработки и пере-

дают ей управление.

Windows назначает каждому прерыванию определенный приоритет [2].

Приоритет, присвоенный прерыванию, называется уровнем запроса прерыва-

ния (interrupt request level, IRQL). IRQL назначается источнику прерывания.

Например, мышь имеет IRQL, который присваивается поступающим от нее

сигналам. Системный таймер также генерирует собственные прерывания, ко-

торым назначается другой IRQL.

Центральный процессор также имеет свой IRQL, который изменяется по

мере работы системы. Изменение IRQL центрального процессора позволяет

системе блокировать прерывания с более низким приоритетом. Приоритет

процессора могут изменить только системные сервисы, работающие на уровне

ядра (например, перехватчик). Потоки, функционирующие на пользователь-

ском уровне, не имеют таких привилегий. Заблокированным прерываниям

внимание не уделяется до тех пор, пока какой-нибудь поток явным образом не

понизит уровень прерывания центрального процессора. Если процессор рабо-

тает при самом низком значении IRQL, происходит нормальное выполнение

потока и разрешается обработка всех прерываний. Когда перехватчик вызыва-

ет процедуру обслуживания прерывания (interrupt service routine, ISR), он сна-

чала назначает центральному процессору тот же IRQL, который имеет пере-

хваченный сигнал. На время выполнения ISR прерывания более низкого

уровня (например, сигналы от устройств ввода данных) блокируются, чтобы

не отвлекать систему от выполнения критических операций, таких как проце-

дуры восстановления при отключении питания. При понижении IRQL процес-

сора заблокированные прерывания разблокируются и начинают поочередно

обрабатываться обычным образом. Время от времени центральный процессор

переключается на самый низкий IRQL, чтобы возобновить выполнение пре-

рванных потоков.

Прежде чем приступить к обработке прерывания, перехватчик должен

найти в системе соответствующую подпрограмму. Он ищет такие подпро-

граммы в таблице распределения прерываний (interrupt dispatch table, IDT).

106

Указанная таблица содержит 32 записи, по одной для каждого уровня запроса

прерывания. Каждая из таких записей указывает на подпрограмму обработки

прерывания или на последовательную цепочку таких подпрограмм – в том слу-

чае, если несколько устройств используют один и тот же IRQL.

При загрузке в систему новый драйвер устройства записывает в IDT соб-

ственный обработчик. Драйверы делают это путем создания и подключения

объекта-прерывания, т. е. структуры, содержащей всю информацию, необхо-

димую ядру для дополнения IDT. С помощью объекта-прерывания драйверы

получают возможность зарегистрировать свои обработчики прерываний, ниче-

го не зная ни об аппаратном устройстве, ни о структуре таблицы распределе-

ния прерываний.

Любое порожденное исключение должно быть обработано если не самой

программой, то операционной системой, точнее, должна откликнуться опреде-

ленная подпрограмма, которая обработает и снимет исключение. Следователь-

но, обработка исключений заключается в создании специальных блоков про-

граммного кода, которые запускаются при возникновении исключительных

ситуаций. Каждое приложение должно содержать несколько маленьких обра-

ботчиков, защищающих различные части программы от всевозможных исклю-

чений.

В процессе поиска соответствующего блока программного кода, предна-

значенного для конкретной исключительной ситуации, система сначала про-

сматривает текущую процедуру, затем возвращается назад по стеку вызовов,

просматривает другие активные отложенные процедуры того же процесса и,

наконец, переходит к системным обработчикам исключений. Если процесс,

породивший исключение, находится под защитой отладчика, последний также

получает шанс обработать исключение.

Средства обработки ошибок в различных подсистемах и языках програм-

мирования несколько отличаются друг от друга. Например, WOW-подсистема

(Windows on Win32 – защищенная подсистема, выполняющаяся внутри про-

цесса виртуальной DOS-машины) должна обрабатывать все исключения непо-

средственно, поскольку клиенты Winl6 не имеют возможности делать это са-

мостоятельно. Кроме того, в различных языках программирования может

сильно различаться синтаксис операторов обработки исключений. Термин

структурированная обработка исключений подразумевает, что язык содержит

определенную управляющую структуру, связанную с исключениями.

107

8.2. Средства обработки исключений в языках C/C++

Блок программного кода всегда должен начинаться ключевыми словами

try и catch, предоставляемыми компиляторами Microsoft C/C++. Причем блок

try помечает фрагмент программы, который может породить исключение, а

блок catch содержит программу, запускающуюся при наличии исключения. С

точки зрения программиста подобные синтаксические структуры удобны для

отделения программного кода, предназначенного для обработки исключитель-

ных ситуаций, от кода, выполняющего обычные задачи.

В MFC реализован механизм обработки исключений, который основан на

схеме, предложенной ANSI-комитетом по стандартизации языка C++.

В соответствии с этой схемой перед вызовом функции, которая может стать

причиной возникновения исключительной ситуации, должен быть иницииро-

ван обработчик исключений. Если функция приводит к возникновению ненор-

мальной ситуации, генерируется исключение, и управление передается обра-

ботчику.

В среде Visual C++ обработка исключений поддерживается с помощью

нескольких механизмов:

– функций, обеспечивающих структурированную обработку исключений;

– классов, отвечающих за обработку определенных типов исключений;

– макрокоманд, позволяющих осуществить структуризацию обработчи-

ков исключений приложения;

– функций, предназначенных для генерации исключений различных типов.

Все эти механизмы позволяют генерировать исключения нужных типов и

при необходимости прекращать выполнение программы.

Основу любого механизма обработки исключений в среде Visual C++ со-

ставляют операторы try и catch. Структура try/catch отделяет подпрограмму

обработки исключения от программного кода, который выполняется в нор-

мальных ситуациях:

try // начало блока try

{

< операторы основной программы > // код, в котором могут

// генерироваться исключения

}

catch(< фильтр >) // начало блока обработки исключений

{

< код подпрограммы обработки исключений > // код, который

// выполняется при наличии исключения

}…

В любой своей реализации механизм структурированной обработки ис-

ключений связывает блок защищаемого программного кода с подпрограммой

обработки исключений. Если исключение происходит при выполнении защи-

108

щаемого блока, управление передается фильтрующему выражению. Последнее

обычно определяет тип исключения и принимает решение о том, как продол-

жать его обработку. Исключения, прошедшие через фильтр, поступают в под-

программу-обработчик. Если фильтр блокирует исключение, подпрограмма-

обработчик не вызывается, и система продолжает поиск процедуры, которая

возьмет на себя обработку этого исключения.

Фильтрующее выражение может быть достаточно сложным. При необхо-

димости оно может даже вызывать отдельную функцию. Иногда фильтр сам

выполняет обработку исключения, вследствие чего блок catch остается пус-

тым. Во многих случаях для обработки исключительных ситуаций применяют-

ся MFC-класс CException и производные от него классы.

Программисты, впервые столкнувшиеся с проблемой структурированной

обработки исключений, часто ошибочно полагают, что больше нет необходи-

мости проверять код завершения каждой команды. В самом деле, ошибка – это

далеко не то же самое, что исключение. Функция может завершиться без гене-

рации исключения. Рассмотрим в качестве примера следующие строки про-

граммного кода:

hBrush = CreateSolidBrush (RGB(255; 0; 0)) ;

hOldBrush = SelectObject (hDC, hBrush);

Rectangle (hDC, 0, 0, 100, 100);…

Если первая команда выполняется некорректно и возвращает для созда-

ваемой кисти значение NULL,

то функция SelectObject() также не может быть

выполнена. Третья команда все же рисует прямоугольник, однако закрашивает

его не тем цветом, который нужен. Исключения при этом не генерируются.

Единственный способ защиты от подобных ошибок заключается в проверке

возвращаемого значения. Вот еще один пример:

HANDLE hMemory;

char *pData;

hMemory = GlobalAlloc (GHND, 1 000);

pData = (char *) GlobalLock (hMemory);…

В случае возникновения ошибки, связанной с выделением памяти, пере-

менная hMemory принимает значение NULL; функция GlobalLock() не выпол-

няется, и переменная pData также получает значение NULL.

Однако ни одна из

этих ошибок не порождает исключения. Но следующая строка программного

кода при попытке произвести запись по неправильному адресу генерирует ис-

ключение:

pData[0] = "а"; // порождает исключение, если pData = NULL.

Исключение представляет собой разновидность ошибки, которая не мо-

жет быть обработана самой командой. Если функция GlobalAlloc() не обнару-

живает достаточного места для своего выполнения, она просто возвращает

109

значение NULL.

Но если оператору присваивания некуда передавать значение,

он не выполняет никаких действий и даже не возвращает код ошибки. При

этом порождается исключение, и если процесс не может его обработать, опе-

рационная система должна закрыть данный процесс.

Часто бывает трудно провести черту между ошибками и исключениями.

Различие между ними порой зависит от конкретной реализации. Для того что-

бы распознавать команды, которые могут порождать исключения, необходимо

иметь некоторый опыт. Вы должны знать всевозможные типы исключений и

определить, какие операции могут их породить. Например, ошибка в операто-

ре присваивания приводит к исключению типа нарушение прав доступа. Спи-

сок возможных исключений обычно изменяется

в зависимости от конкретного компьютера, однако имеется ряд исключений,

которые определяются на уровне ядра Windows [2]:

– несоответствие типов данных (data-type misalignment);

– прерывание отладчика (debugger breakpoint);

– пошаговая отладка (debugger single-step);

– деление на ноль в операции с плавающей запятой (floating-point divide

by zero);

– переполнение и потеря разрядов в операции с плавающей запятой

(floating-point overflow and underflow);

– зарезервированный операнд в операции с плавающей запятой (floating-

point reserved operand);

– нарушение защиты страницы (guard-page violation);

– недопустимый оператор (illegal instruction);

– деление на ноль в операции с целыми числами (integer divide by zero);

– переполнение в операции с целыми числами (integer overflow);

– нарушение прав доступа к памяти (memory-access violation);

– ошибка чтения страницы (page-read error);

– превышение квоты страничного файла (paging file quota exceeded);

– привилегированный оператор (privileged instruction).

Тип возникшего исключения можно определить, используя функцию

DWORD GetExceptionCode(void). Функция возвращает код исключения.

В табл. 8.1 приведены наименования основных кодов.

Таблица 8.1.

Код исключения Описание

EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION

Попытка обращения к ячейке памяти,

доступ к которой запрещен (например, па-

мять не выделена)

EXCEPTION_FLT_DIVIDE_BY_ZERO Деление на ноль с плавающей точкой

EXCEPTION_INT_DIVIDE_BY_ZERO Деление на ноль с фиксированной точкой

EXCEPTION_INT_OVERFLOW Целочисленное переполнение

EXCEPTION_PRIV_INSTRUCTION

Попытка исполнения привилегированной

команды

110