分类： BSD
2007-01-09 14:06:28
1、TCP/IP体系结构
TCP/IP协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。其中TCP是提供传输层服务，而IP则是提供网络层服务。TCP/IP包括以下协议：（结构如图1.1）
(图1.1)
IP： 网间协议(Internet Protocol) 负责主机间数据的路由和网络上数据的存储。同时为ICMP，TCP， UDP提供分组发送服务。用户进程通常不需要涉及这一层。
ARP： 地址解析协议(Address Resolution Protocol)
此协议将网络地址映射到硬件地址。
RARP： 反向地址解析协议(Reverse Address Resolution Protocol)
此协议将硬件地址映射到网络地址
ICMP： 网间报文控制协议(Internet Control Message Protocol)
此协议处理信关和主机的差错和传送控制。
TCP： 传送控制协议(Transmission Control Protocol)
这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务，并为数据可靠传输建立检查。（注：大多数网络用户程序使用TCP）
UDP： 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
这是提供给用户进程的无连接协议，用于传送数据而不执行正确性检查。
FTP： 文件传输协议(File Transfer Protocol)
允许用户以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与另一主机相互通信。
SMTP： 简单邮件传送协议(Simple Mail Transfer Protocol)
SMTP协议为系统之间传送电子邮件。
TELNET：终端协议(Telnet Terminal Procotol)
允许用户以虚终端方式访问远程主机
HTTP： 超文本传输协议(Hypertext Transfer Procotol)
TFTP: 简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol)
2、TCP/IP特点
TCP/IP协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP)，网络层协议(IP)和物理接口层，这三层通常是在操作系统内核中实现。因此用户一般不涉及。编程时，编程界面有两种形式：一、是由内核心直接提供的系统调用；二、使用以库函数方式提供的各种函数。前者为核内实现，后者为核外实现。用户服务要通过核外的应用程序才能实现，所以要使用套接字(socket)来实现。
图1.2是TCP/IP协议核心与应用程序关系图。
(图1.2)
二、专用术语
1、套接字
套接字是网络的基本构件。它是可以被命名和寻址的通信端点，使用中的每一个套接字都有其类型和一个与之相连听进程。套接字存在通信区域（通信区域又称地址簇）中。套接字只与同一区域中的套接字交换数据（跨区域时，需要执行某和转换进程才能实现）。WINDOWS 中的套接字只支持一个域——网际域。套接字具有类型。
WINDOWS SOCKET 1.1 版本支持两种套接字：流套接字(SOCK_STREAM)和数据报套接字(SOCK_DGRAM)
2、WINDOWS SOCKETS 实现
一个WINDOWS SOCKETS 实现是指实现了WINDOWS SOCKETS规范所描述的全部功能的一套软件。一般通过DLL文件来实现
3、阻塞处理例程
阻塞处理例程(blocking hook,阻塞钩子)是WINDOWS SOCKETS实现为了支持阻塞套接字函数调用而提供的一种机制。
4、多址广播（multicast，多点传送或组播）
是一种一对多的传输方式，传输发起者通过一次传输就将信息传送到一组接收者，与单点传送
(unicast)和广播(Broadcast)相对应。
一、客户机/服务器模式
在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Server model)。该模式的建立基于以下两点：1、非对等作用；2、通信完全是异步的。客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：
首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）
1、打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。
2、等待客户请求到达该端口。
3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。
4、返回第二步，等待另一客户请求
5、关闭服务器。
客户方：
1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。
2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求……
3、请求结束后关闭通信通道并终止。
二、基本套接字
为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字，在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。
1、创建套接字——socket()
功能：使用前创建一个新的套接字
格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);
参数：af: 通信发生的区域
type: 要建立的套接字类型
procotol: 使用的特定协议
2、指定本地地址——bind()
功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR
地址结构说明：
struct sockaddr_in
{
short sin_family;//AF_INET
u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
char sin_zero[8];//保留
}
3、建立套接字连接——connect()和accept()
功能：共同完成连接工作
格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);
参数：同上
4、监听连接——listen()
功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。
格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);
5、数据传输——send()与recv()
功能：数据的发送与接收
格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。
6、多路复用——select()
功能：用来检测一个或多个套接字状态。
格式：int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds,
fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);
参数：readfds:指向要做读检测的指针
writefds:指向要做写检测的指针
exceptfds:指向要检测是否出错的指针
timeout:最大等待时间
7、关闭套接字——closesocket()
功能：关闭套接字s
格式：BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);
三、典型过程图
2.1 面向连接的套接字的系统调用时序图
2.2 无连接协议的套接字调用时序图
2.3 面向连接的应用程序流程图
Windows Socket1.1 程序设计
一、简介
Windows Sockets 是从 Berkeley Sockets 扩展而来的，其在继承 Berkeley Sockets 的基础上，又进行了新的扩充。这些扩充主要是提供了一些异步函数，并增加了符合WINDOWS消息驱动特性的网络事件异步选择机制。
Windows Sockets由两部分组成：开发组件和运行组件。
开发组件：Windows Sockets 实现文档、应用程序接口(API)引入库和一些头文件。
运行组件：Windows Sockets 应用程序接口的动态链接库(WINSOCK.DLL)。
二、主要扩充说明
1、异步选择机制：
Windows Sockets 的异步选择函数提供了消息机制的网络事件选择，当使用它登记网络事件发生时，应用程序相应窗口函数将收到一个消息，消息中指示了发生的网络事件，以及与事件相关的一些信息。
Windows Sockets 提供了一个异步选择函数 WSAAsyncSelect()，用它来注册应用程序感兴趣的网络事件，当这些事件发生时，应用程序相应的窗口函数将收到一个消息。
函数结构如下：
| int PASCAL FAR WSAAsyncSelect(SOCKET s,HWND hWnd,unsigned int wMsg,long lEvent); |
参数说明：
hWnd：窗口句柄
wMsg：需要发送的消息
lEvent：事件（以下为事件的内容）
| 值： | 含义： |
| FD_READ | 期望在套接字上收到数据（即读准备好）时接到通知 |
| FD_WRITE | 期望在套接字上可发送数据（即写准备好）时接到通知 |
| FD_OOB | 期望在套接字上有带外数据到达时接到通知 |
| FD_ACCEPT | 期望在套接字上有外来连接时接到通知 |
| FD_CONNECT | 期望在套接字连接建立完成时接到通知 |
| FD_CLOSE | 期望在套接字关闭时接到通知 |
例如：我们要在套接字读准备好或写准备好时接到通知，语句如下：
| rc=WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE); |
如果我们需要注销对套接字网络事件的消息发送，只要将 lEvent 设置为0
2、异步请求函数
在 Berkeley Sockets 中请求服务是阻塞的，WINDOWS SICKETS 除了支持这一类函数外，还增加了相应的异步请求函数(WSAAsyncGetXByY();)。
3、阻塞处理方法
Windows Sockets 为了实现当一个应用程序的套接字调用处于阻塞时，能够放弃CPU让其它应用程序运行，它在调用处于阻塞时便进入一个叫“HOOK”的例程，此例程负责接收和分配WINDOWS消息，使得其它应用程序仍然能够接收到自己的消息并取得控制权。
WINDOWS 是非抢先的多任务环境，即若一个程序不主动放弃其控制权，别的程序就不能执行。因此在设计Windows Sockets 程序时，尽管系统支持阻塞操作，但还是反对程序员使用该操作。但由于 SUN 公司下的 Berkeley Sockets 的套接字默认操作是阻塞的，WINDOWS 作为移植的 SOCKETS 也不可避免对这个操作支持。
在Windows Sockets 实现中，对于不能立即完成的阻塞操作做如下处理：DLL初始化→循环操作。在循环中，它发送任何 WINDOWS 消息，并检查这个 Windows Sockets 调用是否完成，在必要时，它可以放弃CPU让其它应用程序执行（当然使用超线程的CPU就不会有这个麻烦了^_^）。我们可以调用 WSACancelBlockingCall() 函数取消此阻塞操作。
在 Windows Sockets 中，有一个默认的阻塞处理例程 BlockingHook() 简单地获取并发送 WINDOWS 消息。如果要对复杂程序进行处理，Windows Sockets 中还有 WSASetBlockingHook() 提供用户安装自己的阻塞处理例程能力；与该函数相对应的则是 SWAUnhookBlockingHook()，它用于删除先前安装的任何阻塞处理例程，并重新安装默认的处理例程。请注意，设计自己的阻塞处理例程时，除了函数 WSACancelBlockingHook() 之外，它不能使用其它的 Windows Sockets API 函数。在处理例程中调用 WSACancelBlockingHook()函数将取消处于阻塞的操作，它将结束阻塞循环。
4、出错处理
Windows Sockets 为了和以后多线程环境（WINDOWS/UNIX）兼容，它提供了两个出错处理函数来获取和设置当前线程的最近错误号。（WSAGetLastEror()和WSASetLastError()）
5、启动与终止
使用函数 WSAStartup() 和 WSACleanup() 启动和终止套接字。
三、Windows Sockets网络程序设计核心
我们终于可以开始真正的 Windows Sockets 网络程序设计了。不过我们还是先看一看每个 Windows Sockets 网络程序都要涉及的内容。让我们一步步慢慢走。
1、启动与终止
在所有 Windows Sockets 函数中，只有启动函数 WSAStartup() 和终止函数 WSACleanup() 是必须使用的。
启动函数必须是第一个使用的函数，而且它允许指定 Windows Sockets API 的版本，并获得 SOCKETS的特定的一些技术细节。本结构如下：
| int PASCAL FAR WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData); |
其中 wVersionRequested 保证 SOCKETS 可正常运行的 DLL 版本，如果不支持，则返回错误信息。
我们看一下下面这段代码，看一下如何进行 WSAStartup() 的调用
| WORD wVersionRequested;// 定义版本信息变量 WSADATA wsaData;//定义数据信息变量 int err;//定义错误号变量 wVersionRequested = MAKEWORD(1,1);//给版本信息赋值 err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);//给错误信息赋值 if(err!=0) { return;//告诉用户找不到合适的版本 } //确认 Windows Sockets DLL 支持 1.1 版本 //DLL 版本可以高于 1.1 //系统返回的版本号始终是最低要求的 1.1，即应用程序与DLL 中可支持的最低版本号 if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!= 1|| HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1) { WSACleanup();//告诉用户找不到合适的版本 return; } //Windows Sockets DLL 被进程接受，可以进入下一步操作 |
关闭函数使用时，任何打开并已连接的 SOCK_STREAM 套接字被复位，但那些已由 closesocket() 函数关闭的但仍有未发送数据的套接字不受影响，未发送的数据仍将被发送。程序运行时可能会多次调用 WSAStartuo() 函数，但必须保证每次调用时的 wVersionRequested 的值是相同的。
2、异步请求服务
Windows Sockets 除支持 Berkeley Sockets 中同步请求，还增加了了一类异步请求服务函数 WSAAsyncGerXByY()。该函数是阻塞请求函数的异步版本。应用程序调用它时，由 Windows Sockets DLL 初始化这一操作并返回调用者，此函数返回一个异步句柄，用来标识这个操作。当结果存储在调用者提供的缓冲区，并且发送一个消息到应用程序相应窗口。常用结构如下：
| HANDLE taskHnd; char hostname="rs6000"; taskHnd = WSAAsyncBetHostByName(hWnd,wMsg,hostname,buf,buflen); |
需要注意的是，由于 Windows 的内存对像可以设置为可移动和可丢弃，因此在操作内存对象是，必须保证 WIindows Sockets DLL 对象是可用的。
3、异步数据传输
使用 send() 或 sendto() 函数来发送数据，使用 recv() 或recvfrom() 来接收数据。Windows Sockets 不鼓励用户使用阻塞方式传输数据，因为那样可能会阻塞整个 Windows 环境。下面我们看一个异步数据传输实例：
假设套接字 s 在连接建立后，已经使用了函数 WSAAsyncSelect() 在其上注册了网络事件 FD_READ 和 FD_WRITE，并且 wMsg 值为 UM_SOCK，那么我们可以在 Windows 消息循环中增加如下的分支语句：
| case UM_SOCK: switch(lParam) { case FD_READ: len = recv(wParam,lpBuffer,length,0); break; case FD_WRITE: while(send(wParam,lpBuffer,len,0)!=SOCKET_ERROR) break; } break; |
4、出错处理
Windows 提供了一个函数来获取最近的错误码 WSAGetLastError()，推荐的编写方式如下：
| len = send (s,lpBuffer,len,0); of((len==SOCKET_ERROR)&&(WSAGetLastError()==WSAWOULDBLOCK)){...} |
基于Visual C++的Winsock API研究
为了方便网络编程，90年代初，由Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套WINDOWS下的网络编程接口，即Windows Sockets规范，它不是一种网络协议,而是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口。现在的Winsock已经基本上实现了与协议无关，你可以使用Winsock来调用多种协议的功能，但较常使用的是TCP/IP协议。Socket实际在计算机中提供了一个通信端口，可以通过这个端口与任何一个具有Socket接口的计算机通信。应用程序在网络上传输，接收的信息都通过这个Socket接口来实现。
微软为VC定义了Winsock类如CAsyncSocket类和派生于CAsyncSocket 的CSocket类，它们简单易用，读者朋友当然可以使用这些类来实现自己的网络程序，但是为了更好的了解Winsock API编程技术，我们这里探讨怎样使用底层的API函数实现简单的 Winsock 网络应用程式设计，分别说明如何在Server端和Client端操作Socket，实现基于TCP/IP的数据传送，最后给出相关的源代码。
在VC中进行WINSOCK的API编程开发的时候，需要在项目中使用下面三个文件，否则会出现编译错误。
1．WINSOCK.H: 这是WINSOCK API的头文件，需要包含在项目中。
2．WSOCK32.LIB: WINSOCK API连接库文件。在使用中，一定要把它作为项目的非缺省的连接库包含到项目文件中去。
3．WINSOCK.DLL: WINSOCK的动态连接库，位于WINDOWS的安装目录下。
一、服务器端操作 socket（套接字）
1)在初始化阶段调用WSAStartup()
此函数在应用程序中初始化Windows Sockets DLL ，只有此函数调用成功后，应用程序才可以再调用其他Windows Sockets DLL中的API函数。在程式中调用该函数的形式如下：WSAStartup((WORD)((1<<8|1)，（LPWSADATA）&WSAData)，其中(1<<8|1)表示我们用的是WinSocket1.1版本，WSAata用来存储系统传回的关于WinSocket的资料。
2)建立Socket
初始化WinSock的动态连接库后，需要在服务器端建立一个监听的Socket，为此可以调用Socket()函数用来建立这个监听的Socket，并定义此Socket所使用的通信协议。此函数调用成功返回Socket对象，失败则返回INVALID_SOCKET(调用WSAGetLastError()可得知原因，所有WinSocket 的函数都可以使用这个函数来获取失败的原因)。
SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )
参数: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET)；
type：Socket 的类型 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM)；
protocol：通讯协定(如果使用者不指定则设为0)；
如果要建立的是遵从TCP/IP协议的socket，第二个参数type应为SOCK_STREAM，如为UDP（数据报）的socket，应为SOCK_DGRAM。
3)绑定端口
接下来要为服务器端定义的这个监听的Socket指定一个地址及端口（Port），这样客户端才知道待会要连接哪一个地址的哪个端口，为此我们要调用bind()函数，该函数调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );
参 数： s：Socket对象名；
name：Socket的地址值，这个地址必须是执行这个程式所在机器的IP地址；
namelen：name的长度；
如果使用者不在意地址或端口的值，那么可以设定地址为INADDR_ANY，及Port为0，Windows Sockets 会自动将其设定适当之地址及Port (1024 到 5000之间的值)。此后可以调用getsockname()函数来获知其被设定的值。
4）监听
当服务器端的Socket对象绑定完成之后,服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。listen()函数使服务器端的Socket 进入监听状态，并设定可以建立的最大连接数(目前最大值限制为 5, 最小值为1)。该函数调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR。
| int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog ); 参 数： s：需要建立监听的Socket； backlog：最大连接个数； |
| int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent ); 参数： s：Socket 对象； hWnd ：接收消息的窗口句柄； wMsg：传给窗口的消息； lEvent：被注册的网络事件，也即是应用程序向窗口发送消息的网路事件，该值为下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE的组合，各个值的具体含意为FD_READ：希望在套接字S收到数据时收到消息；FD_WRITE：希望在套接字S上可以发送数据时收到消息；FD_ACCEPT：希望在套接字S上收到连接请求时收到消息；FD_CONNECT：希望在套接字S上连接成功时收到消息；FD_CLOSE：希望在套接字S上连接关闭时收到消息；FD_OOB：希望在套接字S上收到带外数据时收到消息。 |
| switch(lParam) {case FD_READ: … break; case FD_WRITE、 … break; … } |
| SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen ); 参数：s：Socket的识别码； addr：存放来连接的客户端的地址； addrlen：addr的长度 |
| int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s ); 参 数：s：Socket 的识别码； int PASCAL FAR WSACleanup( void ); 参 数： 无 |
| int PASCAL FAR connect( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name, int namelen ); 参 数：s：Socket 的识别码； name：Socket想要连接的对方地址； namelen：name的长度 |
| int PASCAL FAR send( SOCKET s, const char FAR *buf,int len, int flags ); 参数：s：Socket 的识别码 buf：存放要传送的资料的暂存区 len buf：的长度 flags：此函数被调用的方式 |
| int PASCAL FAR recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags ); 参数：s：Socket 的识别码 buf：存放接收到的资料的暂存区 len buf：的长度 flags：此函数被调用的方式 |
| ////////////////////////////////////// CMySocket::CMySocket() : file://类的构造函数 { WSADATA wsaD; memset( m_LastError, 0, ERR_MAXLENGTH ); // m_LastError是类内字符串变量,初始化用来存放最后错误说明的字符串； // 初始化类内sockaddr_in结构变量，前者存放客户端地址，后者对应于服务器端地址; memset( &m_sockaddr, 0, sizeof( m_sockaddr ) ); memset( &m_rsockaddr, 0, sizeof( m_rsockaddr ) ); int result = WSAStartup((WORD)((1<<8|1)， &wsaD);//初始化WinSocket动态连接库; if( result != 0 ) // 初始化失败； { set_LastError( "WSAStartup failed!", WSAGetLastError() ); return; } } ////////////////////////////// CMySocket::~CMySocket() { WSACleanup(); }//类的析构函数； //////////////////////////////////////////////////// int CMySocket::Create( void ) {// m_hSocket是类内Socket对象，创建一个基于TCP/IP的Socket变量，并将值赋给该变量； if ( (m_hSocket = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP )) == INVALID_SOCKET ) { set_LastError( "socket() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ERR_SUCCESS; } /////////////////////////////////////////////// int CMySocket::Close( void )//关闭Socket对象； { if ( closesocket( m_hSocket ) == SOCKET_ERROR ) { set_LastError( "closesocket() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } file://重置sockaddr_in 结构变量； memset( &m_sockaddr, 0, sizeof( sockaddr_in ) ); memset( &m_rsockaddr, 0, sizeof( sockaddr_in ) ); return ERR_SUCCESS; } ///////////////////////////////////////// int CMySocket::Connect( char* strRemote, unsigned int iPort )//定义连接函数； { if( strlen( strRemote ) == 0 || iPort == 0 ) return ERR_BADPARAM; hostent *hostEnt = NULL; long lIPAddress = 0; hostEnt = gethostbyname( strRemote );//根据计算机名得到该计算机的相关内容； if( hostEnt != NULL ) { lIPAddress = ((in_addr*)hostEnt->h_addr)->s_addr; m_sockaddr.sin_addr.s_addr = lIPAddress; } else { m_sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr( strRemote ); } m_sockaddr.sin_family = AF_INET; m_sockaddr.sin_port = htons( iPort ); if( connect( m_hSocket, (SOCKADDR*)&m_sockaddr, sizeof( m_sockaddr ) ) == SOCKET_ERROR ) { set_LastError( "connect() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ERR_SUCCESS; } /////////////////////////////////////////////////////// int CMySocket::Bind( char* strIP, unsigned int iPort )//绑定函数； { if( strlen( strIP ) == 0 || iPort == 0 ) return ERR_BADPARAM; memset( &m_sockaddr,0, sizeof( m_sockaddr ) ); m_sockaddr.sin_family = AF_INET; m_sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr( strIP ); m_sockaddr.sin_port = htons( iPort ); if ( bind( m_hSocket, (SOCKADDR*)&m_sockaddr, sizeof( m_sockaddr ) ) == SOCKET_ERROR ) { set_LastError( "bind() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ERR_SUCCESS; } ////////////////////////////////////////// int CMySocket::Accept( SOCKET s )//建立连接函数，S为监听Socket对象名； { int Len = sizeof( m_rsockaddr ); memset( &m_rsockaddr, 0, sizeof( m_rsockaddr ) ); if( ( m_hSocket = accept( s, (SOCKADDR*)&m_rsockaddr, &Len ) ) == INVALID_SOCKET ) { set_LastError( "accept() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ERR_SUCCESS; } ///////////////////////////////////////////////////// int CMySocket::asyncSelect( HWND hWnd, unsigned int wMsg, long lEvent ) file://事件选择函数； { if( !IsWindow( hWnd ) || wMsg == 0 || lEvent == 0 ) return ERR_BADPARAM; if( WSAAsyncSelect( m_hSocket, hWnd, wMsg, lEvent ) == SOCKET_ERROR ) { set_LastError( "WSAAsyncSelect() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ERR_SUCCESS; } //////////////////////////////////////////////////// int CMySocket::Listen( int iQueuedConnections )//监听函数； { if( iQueuedConnections == 0 ) return ERR_BADPARAM; if( listen( m_hSocket, iQueuedConnections ) == SOCKET_ERROR ) { set_LastError( "listen() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ERR_SUCCESS; } //////////////////////////////////////////////////// int CMySocket::Send( char* strData, int iLen )//数据发送函数； { if( strData == NULL || iLen == 0 ) return ERR_BADPARAM; if( send( m_hSocket, strData, iLen, 0 ) == SOCKET_ERROR ) { set_LastError( "send() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ERR_SUCCESS; } ///////////////////////////////////////////////////// int CMySocket::Receive( char* strData, int iLen )//数据接收函数； { if( strData == NULL ) return ERR_BADPARAM; int len = 0; int ret = 0; ret = recv( m_hSocket, strData, iLen, 0 ); if ( ret == SOCKET_ERROR ) { set_LastError( "recv() failed", WSAGetLastError() ); return ERR_WSAERROR; } return ret; } void CMySocket::set_LastError( char* newError, int errNum ) file://WinSock API操作错误字符串设置函数； { memset( m_LastError, 0, ERR_MAXLENGTH ); memcpy( m_LastError, newError, strlen( newError ) ); m_LastError[strlen(newError)+1] = '\0'; } |
| int setsockopt( SOCKET s, int level, int optname, const char FAR *optval, int optlen );函数关闭它 |
| SOCKET sConnect; sConnect=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); int bNodelay = 1; int err; err = setsockopt( sConnect, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (char *)&bNodelay, sizoeof(bNodelay));//不采用延时算法 if (err != NO_ERROR) TRACE ("setsockopt failed for some reason\n");; |
| LONG lPort=3024; struct sockaddr_in ServerHostAddr;//服务主机地址 ServerHostAddr.sin_family=AF_INET; ServerHostAddr.sin_port=::htons(u_short(lPort)); ServerHostAddr.sin_addr.s_addr=::inet_addr("192.168.1.3"); HOSTENT* pResult=gethostbyaddr((const char *) & (ServerHostAddr.sin_addr.s_addr),4,AF_INET); if(NULL==pResult) { int nErrorCode=WSAGetLastError(); TRACE("gethostbyaddr errorcode=%d",nErrorCode); } else { TRACE("gethostbyaddr %s\n",pResult->h_name);; } |
| TIMEVAL tv01 = {0, 1};//1ms钟延迟,实际为0-10毫秒 int nSelectRet; int nErrorCode; FD_SET fdr = {1, sConnect}; nSelectRet=::select(0, &fdr, NULL, NULL, &tv01);//检查可读状态 if(SOCKET_ERROR==nSelectRet) { nErrorCode=WSAGetLastError(); TRACE("select read status errorcode=%d",nErrorCode); ::closesocket(sConnect); goto 重新连接（客户方），或服务线程退出（服务方）; } if(nSelectRet==0)//超时发生，无可读数据 { 继续查读状态或向对方主动发送 } else { 读数据 } |
| TIMEVAL tv01 = {0, 1};//1ms钟延迟,实际为9-10毫秒 int nSelectRet; int nErrorCode; FD_SET fdw = {1, sConnect}; nSelectRet=::select(0, NULL, NULL,&fdw, &tv01);//检查可写状态 if(SOCKET_ERROR==nSelectRet) { nErrorCode=WSAGetLastError(); TRACE("select write status errorcode=%d",nErrorCode); ::closesocket(sConnect); //goto 重新连接（客户方），或服务线程退出（服务方）; } if(nSelectRet==0)//超时发生，缓冲满或网络忙 { //继续查写状态或查读状态 } else { //发送 } |
| SOCKET sConnect; sConnect=::socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); int nrcvbuf=1024*20; int err=setsockopt( sConnect, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF,//写缓冲，读缓冲为SO_RCVBUF (char *)&nrcvbuf, sizeof(nrcvbuf)); if (err != NO_ERROR) { TRACE("setsockopt Error!\n"); } 在设置缓冲时，检查是否真正设置成功用 int getsockopt( SOCKET s, int level, int optname, char FAR *optval, int FAR *optlen ); |
| SOCKET hServerSocket_DS=INVALID_SOCKET; struct sockaddr_in HostAddr_DS;//服务器主机地址 LONG lPort=3024; HostAddr_DS.sin_family=AF_INET; HostAddr_DS.sin_port=::htons(u_short(lPort)); HostAddr_DS.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); hServerSocket_DS=::socket( AF_INET, SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); if(hServerSocket_DS==INVALID_SOCKET) { AfxMessageBox("建立数据服务器SOCKET 失败!"); return FALSE; } if(SOCKET_ERROR==::bind(hServerSocket_DS,(struct sockaddr *)(&(HostAddr_DS)),sizeof(SOCKADDR))) { int nErrorCode=WSAGetLastError (); TRACE("bind error=%d\n",nErrorCode); AfxMessageBox("Socket Bind 错误!"); return FALSE; } if(SOCKET_ERROR==::listen(hServerSocket_DS,10))//10个客户 { AfxMessageBox("Socket listen 错误!"); return FALSE; } AfxBeginThread(ServerThreadProc,NULL,THREAD_PRIORITY_NORMAL); |
面向连接的流式套接字编程流程示意图 |
| socket()->bind()->listen->accept()->recv()/send()->closesocket() |
| socket()->connect()->send()/recv()->closesocket() |
| sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); |
| sockin.sin_family=AF_INET; sockin.sin_addr.s_addr=0; sockin.sin_port=htons(USERPORT); bind(sock,(LPSOCKADDR)&sockin,sizeof(sockin))); |
| //连接请求队列长度为1，即只允许有一个请求,若有多个请求, //则出现错误，给出错误代码WSAECONNREFUSED。 listen(sock,1); //开启线程避免主程序的阻塞 AfxBeginThread(Server,NULL); …… UINT Server(LPVOID lpVoid) { …… int nLen=sizeof(SOCKADDR); pView->newskt=accept(pView->sock,(LPSOCKADDR)& pView->sockin,(LPINT)& nLen); …… WSAAsyncSelect(pView->newskt,pView->m_hWnd,WM_SOCKET_MSG,FD_READ|FD_CLOSE); return 1; } |
| void CNetServerView::OnSocket(WPARAM wParam,LPARAM lParam) { int iReadLen=0; int message=lParam & 0x0000FFFF; switch(message) { case FD_READ://读事件发生。此时有字符到达，需要进行接收处理 char cDataBuffer[MTU*10]; //通过套接字接收信息 iReadLen = recv(newskt,cDataBuffer,MTU*10,0); //将信息保存到文件 if(!file.Open("ServerFile.txt",CFile::modeReadWrite)) file.Open("E:ServerFile.txt",CFile::modeCreate|CFile::modeReadWrite); file.SeekToEnd(); file.Write(cDataBuffer,iReadLen); file.Close(); break; case FD_CLOSE://网络断开事件发生。此时客户机关闭或退出。 ……//进行相应的处理 break; default: break; } } |
| //{{AFX_MSG(CNetServerView) //}}AFX_MSG void OnSocket(WPARAM wParam,LPARAM lParam); DECLARE_MESSAGE_MAP() |
| BEGIN_MESSAGE_MAP(CNetServerView, CView) //{{AFX_MSG_MAP(CNetServerView) //}}AFX_MSG_MAP ON_MESSAGE(WM_SOCKET_MSG,OnSocket) END_MESSAGE_MAP() |
| WSAAsyncSelect(s,hwnd,wMsg1,FD_READ); WSAAsyncSelect(s,hwnd,wMsg2,FD_CLOSE); |
| sockin.sin_family=AF_INET; //地址族 sockin.sin_addr.S_un.S_addr=IPaddr; //指定服务器的IP地址 sockin.sin_port=m_Port; //指定连接的端口号 int nConnect=connect(sock,(LPSOCKADDR)&sockin,sizeof(sockin)); |
| void OnServerOpen() //开启服务器功能 { WSADATA wsaData; int iErrorCode; char chInfo[64]; if (WSAStartup(WINSOCK_VERSION, &wsaData)) //调用Windows Sockets DLL { MessageBeep(MB_ICONSTOP); MessageBox("Winsock无法初始化!", AfxGetAppName(), MB_OK|MB_ICONSTOP); WSACleanup(); return; } else WSACleanup(); if (gethostname(chInfo, sizeof(chInfo))) { ReportWinsockErr("\n无法获取主机!\n "); return; } CString csWinsockID = "\n==>>服务器功能开启在端口：No. "; csWinsockID += itoa(m_pDoc->m_nServerPort, chInfo, 10); csWinsockID += "\n"; PrintString(csWinsockID); //在程序视图显示提示信息的函数，读者可自行创建 m_pDoc->m_hServerSocket=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, DEFAULT_PROTOCOL); //创建服务器端Socket，类型为SOCK_STREAM，面向连接的通信 if (m_pDoc->m_hServerSocket == INVALID_SOCKET) { ReportWinsockErr("无法创建服务器socket!"); return;} m_pDoc->m_sockServerAddr.sin_family = AF_INET; m_pDoc->m_sockServerAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; m_pDoc->m_sockServerAddr.sin_port = htons(m_pDoc->m_nServerPort); if (bind(m_pDoc->m_hServerSocket, (LPSOCKADDR)&m_pDoc->m_sockServerAddr, sizeof(m_pDoc->m_sockServerAddr)) == SOCKET_ERROR) //与选定的端口绑定 {ReportWinsockErr("无法绑定服务器socket!"); return;} iErrorCode=WSAAsyncSelect(m_pDoc->m_hServerSocket,m_hWnd, WM_SERVER_ACCEPT, FD_ACCEPT); //设定服务器相应的网络事件为FD_ACCEPT，即连接请求， // 产生相应传递给窗口的消息为WM_SERVER_ACCEPT if (iErrorCode == SOCKET_ERROR) { ReportWinsockErr("WSAAsyncSelect设定失败!"); return;} if (listen(m_pDoc->m_hServerSocket, QUEUE_SIZE) == SOCKET_ERROR) //开始监听客户连接请求 {ReportWinsockErr("服务器socket监听失败!"); m_pParentMenu->EnableMenuItem(ID_SERVER_OPEN, MF_ENABLED); return;} m_bServerIsOpen = TRUE; //监视服务器是否打开的变量 return; } |
| LRESULT OnClientRead(WPARAM wParam, LPARAM lParam) { int iRead; int iBufferLength; int iEnd; int iRemainSpace; char chInBuffer[1024]; int i; for(i=0;(i //MAXClient是服务器可响应连接的最大数目 {} if(i==MAXClient) return 0L; iBufferLength = iRemainSpace = sizeof(chInBuffer); iEnd = 0; iRemainSpace -= iEnd; iBytesRead = recv(m_aClientSocket[i], (LPSTR)(chInBuffer+iEnd), iSpaceRemaining, NO_FLAGS); //用可控缓冲接收函数recv()来接收字符 iEnd+=iRead; if (iBytesRead == SOCKET_ERROR) ReportWinsockErr("recv出错!"); chInBuffer[iEnd] = '\0'; if (lstrlen(chInBuffer) != 0) {PrintString(chInBuffer); //服务器端文字显示 OnServerBroadcast(chInBuffer); //自己编写的函数，向所有连接的客户广播这个客户的聊天文字 } return(0L); } |
| void OnSocketConnect() { WSADATA wsaData; DWORD dwIPAddr; SOCKADDR_IN sockAddr; if(WSAStartup(WINSOCK_VERSION,&wsaData)) //调用Windows Sockets DLL {MessageBox("Winsock无法初始化!",NULL,MB_OK); return; } m_hSocket=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0); //创建面向连接的socket sockAddr.sin_family=AF_INET; //使用TCP/IP协议 sockAddr.sin_port=m_iPort; //客户端指定的IP地址 sockAddr.sin_addr.S_un.S_addr=dwIPAddr; int nConnect=connect(m_hSocket,(LPSOCKADDR)&sockAddr,sizeof(sockAddr)); //请求连接 if(nConnect) ReportWinsockErr("连接失败!"); else MessageBox("连接成功!",NULL,MB_OK); int iErrorCode=WSAAsyncSelect(m_hSocket,m_hWnd,WM_SOCKET_READ,FD_READ); //指定响应的事件，为服务器发送来字符 if(iErrorCode==SOCKET_ERROR) MessageBox("WSAAsyncSelect设定失败!"); } |
| extern CString bb; void CAboutDlg::OnKillFocus(CWnd* pNewWnd) { // TODO: Add your message handler code here CDialog::OnKillFocus(pNewWnd); bb=m_edit; } 对于OICQVIEW类 char aa[100]; CString mm; CDC* pdc; class mysock:public CSocket //派生mysock类，此类既有接受功能 {public:void OnReceive(int nErrorCode) //可以随时接收信息 { CSocket::Receive((void*)aa,100,0); mm=aa; CString ll=" ";//在显示消息之前，消除前面发送的消息 pdc->TextOut(50,50,ll); pdc->TextOut(50,50,mm); } }; mysock sock1; CString bb; BOOL COicqView::OnSetCursor(CWnd* pWnd, UINT nHitTest, UINT message) { CView::OnSetFocus(pOldWnd); // TODO: Add your message handler code here and/or call default bb="besting:"+bb; //确定发送者身份为besting sock1.SendTo(bb,100,1060,"192.168.0.255",0); //获得焦点以广播形式发送信息，端口号为1060 return CView::OnSetCursor(pWnd, nHitTest, message); } int COicqView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) { if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1) return -1; sock1.Create(1060,SOCK_DGRAM,NULL);//以数据报形式发送消息 static CClientDC wdc(this); //获得当前视类的指针 pdc=&wdc; // TODO: Add your specialized creation code here return 0; } |
| SOCKET socket(int family,int type,int protocol)? |
| SOCKRET s;? s=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);? 或s=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)? |
| int bind(SOCKET s,struct sockaddr_in*name,int namelen)? |
| //设置有关的全局变量? SOCKET sr,ss;? HPSTR sockBufferS,sockBufferR;? HANDLE hSendData,hReceiveData;? DWROD dwDataSize=1024*4;? struct sockaddr_in therel.there2;? #DEFINE LOCAL_HOST_ADDR 200.200.200.201? #DEFINE REMOTE_HOST-ADDR 200.200.200.202? #DEFINE LOCAL_HOST_PORT 2000? #DEFINE LOCAL_HOST_PORT 2001? //套接字建立函数? BOOL make_skt(HWND hwnd)? {? struct sockaddr_in here,here1;? ss=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);? sr=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);? if((ss==INVALID_SOCKET)||(sr==INVALID_SOCKET))? {? MessageBox(hwnd,“套接字建立失败!”，“”,MB_OK);? return(FALSE);? }? here.sin_family=AF_INET;? here.sin_addr.s_addr=inet_addr(LOCAL_HOST_ADDR);? here.sin_port=htons(LICAL_HOST_PORT);? //another socket? herel.sin_family=AF_INET;? herel.sin_addr.s_addr(LOCAL_HOST_ADDR);? herel.sin_port=htons(LOCAL_HOST_PORT1);? SocketBuffer();//套接字缓冲区的锁定设置? setsockopt(ss,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(char FAR*)sockBufferS,dwDataSize); if(bind(ss,(LPSOCKADDR)&here,sizeof(here))) { MessageBox(hwnd,“发送套接字绑定失败!”，“”，MB_OK); return(FALSE); } setsockopt(sr SQL_SOCKET,SO_RCVBUF|SO_REUSEADDR,(char FAR*) sockBufferR,dwDataSize); if(bind(sr,(LPSOCKADDR)&here1,sizeof(here1))) { MessageBox(hwnd,“接收套接字绑定失败!”，“”，MB_OK); return(FALSE); } return(TRUE); } //套接字缓冲区设置 void sockBuffer(void) { hSendData=GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE|GMEM_SHARE,dwDataSize); if(!hSendData) { MessageBox(hwnd,“发送套接字缓冲区定位失败!”，NULL, MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION); return; } if((sockBufferS=GlobalLock(hSendData)==NULL) { MessageBox(hwnd,“发送套接字缓冲区锁定失败!”，NULL, MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION); GlobalFree(hRecordData[0]; return; } hReceiveData=globalAlloc(GMEM_MOVEABLE|GMEM_SHARE,dwDataSize); if(!hReceiveData) { MessageBox(hwnd,"“接收套接字缓冲区定位败!”，NULL MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION); return; } if((sockBufferT=Globallock(hReceiveData))=NULL) MessageBox(hwnd,"发送套接字缓冲区锁定失败!”，NULL, MB_OK|MB_ICONEXCLAMATION); GlobalFree(hRecordData[0]); return; } { |
| int sendto(SOCKET s.char*buf,int len,int flags,struct sockaddr_in to,int tolen);? int recvfrom(SOCKET s.char*buf,int len,int flags,struct sockaddr_in fron,int*fromlen) |
| void CloseSocket(void)? {? GlobalUnlock(hSendData);? GlobalFree(hSenddata);? GlobalUnlock(hReceiveData);? GlobalFree(hReceiveDava);? if(WSAAysncSelect(ss,hwnd,0,0)=SOCKET_ERROR)? {? MessageBos(hwnd,“发送套接字关闭失败!”，“”，MB_OK);? return;? }? if(WSAAysncSelect(sr,hwnd,0,0)==SOCKET_ERROR)? {? MessageBox(hwnd,“接收套接字关闭失败!”，“”，MB_OK);? return;? }? WSACleanup();? closesockent(ss);? closesockent(sr);? return;? }? |
| int ok=sizeof(SOCKADDR);? case wMsg;? switch(1Param)? {? case FD_READ:? //套接字上读数据? if(recvfrom(sr.lpPlayData[j],dwDataSize,0,(struct sockaddr FAR*)&there1, ? (int FAR*)&ok)==SOCKET_ERROR0? {? MessageBox)hwnd,“数据接收失败!”，“”，MB_OK);? return(FALSE);? }? case FD_WRITE:? //套接字上写数据? }? break；? |
| CWnd *pWnd=CWnd::FindWindow(NULL,"拨号连接"); |
| sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); |
| …… sockin.sin_family=AF_INET; sockin.sin_addr.s_addr=0; sockin.sin_port=htons(USERPORT); bind(sock,(LPSOCKADDR)&sockin,sizeof(sockin))； …… |
| listen(sock,1)； |
| AfxBeginThread(Server,NULL);//创建一个新的线程 …… UINT Server(LPVOID lpVoid)//线程的处理函数 { //获取当前视类的指针，以确保访问的是当前的实例对象。 CNetServerView* pView=((CNetServerView*)( (CFrameWnd*)AfxGetApp()->m_pMainWnd)->GetActiveView()); while(pView->nNumConns<1)//当前的连接者个数 { int nLen=sizeof(SOCKADDR); pView->newskt= accept(pView->sock, (LPSOCKADDR)& pView->sockin,(LPINT)& nLen); WSAAsyncSelect(pView->newskt, pView->m_hWnd,WM_SOCKET_MSG,FD_CLOSE); pView->nNumConns++; } return 1; } |
| char buffer[1]={'a'}; send(newskt,buffer,1,0);//向客户机发送字符a，表示现在服务器正在拨号。 |
| …… m_ServIP=SERVERIP; //指定服务器的IP地址 m_Port=htons(USERPORT); //指定服务器的端口号 if((IPaddr=inet_addr(m_ServIP))==INADDR_NONE) //转换成网络地址 return FALSE; else { sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //创建套接字 sockin.sin_family=AF_INET; //填充结构 sockin.sin_addr.S_un.S_addr=IPaddr; sockin.sin_port=m_Port; connect(sock,(LPSOCKADDR)&sockin,sizeof(sockin)); //建立连接 //设定异步选择事件 WSAAsyncSelect(sock,m_hWnd,WM_SOCKET_MSG,FD_CLOSE|FD_READ); //在这里可以通过震铃、弹出对话框等方式通知客户已经连上服务器 } …… //网络事件的消息处理函数 int message=lParam & 0x0000FFFF;//取消息参数的低位 switch(message) //判断发生的是何种网络事件 { case FD_READ: //读事件 AfxBeginThread(Read,NULL); break; case FD_CLOSE: //服务器关闭事件 …… break; } |
| …… int a=recv(pView->sock,cDataBuffer,1,0); //接收从服务器发送来的消息 if(a>0) AfxMessageBox("拨号连接已启动!"); //通知用户 …… |
从事网络安全的技术人员和相当一部分准黑客（指那些使用现成的黑客软件进行攻击而不是根据需要去自己编写代码的人）都一定不会对网络嗅探器（sniffer）感到陌生，网络嗅探器无论是在网络安全还是在黑客攻击方面均扮演了很重要的角色。通过使用网络嗅探器可以把网卡设置于混杂模式，并可实现对网络上传输的数据包的捕获与分析。此分析结果可供网络安全分析之用，但如为黑客所利用也可以为其发动进一步的攻击提供有价值的信息。可见，嗅探器实际是一把双刃剑。 虽然网络嗅探器技术被黑客利用后会对网络安全构成一定的威胁，但嗅探器本身的危害并不是很大，主要是用来为其他黑客软件提供网络情报，真正的攻击主要是由其他黑软来完成的。而在网络安全方面，网络嗅探手段可以有效地探测在网络上传输的数据包信息，通过对这些信息的分析利用是有助于网络安全维护的。权衡利弊，有必要对网络嗅探器的实现原理进行介绍。
嗅探器设计原理
嗅探器作为一种网络通讯程序，也是通过对网卡的编程来实现网络通讯的，对网卡的编程也是使用通常的套接字（socket）方式来进行。但是，通常的套接字程序只能响应与自己硬件地址相匹配的或是以广播形式发出的数据帧，对于其他形式的数据帧比如已到达网络接口但却不是发给此地址的数据帧，网络接口在验证投递地址并非自身地址之后将不引起响应，也就是说应用程序无法收取到达的数据包。而网络嗅探器的目的恰恰在于从网卡接收所有经过它的数据包，这些数据包即可以是发给它的也可以是发往别处的。显然，要达到此目的就不能再让网卡按通常的正常模式工作，而必须将其设置为混杂模式。
具体到编程实现上，这种对网卡混杂模式的设置是通过原始套接字（raw socket）来实现的，这也有别于通常经常使用的数据流套接字和数据报套接字。在创建了原始套接字后，需要通过setsockopt()函数来设置IP头操作选项，然后再通过bind()函数将原始套接字绑定到本地网卡。为了让原始套接字能接受所有的数据，还需要通过ioctlsocket()来进行设置，而且还可以指定是否亲自处理IP头。至此，实际就可以开始对网络数据包进行嗅探了，对数据包的获取仍象流式套接字或数据报套接字那样通过recv()函数来完成。但是与其他两种套接字不同的是，原始套接字此时捕获到的数据包并不仅仅是单纯的数据信息，而是包含有 IP头、 TCP头等信息头的最原始的数据信息，这些信息保留了它在网络传输时的原貌。通过对这些在低层传输的原始信息的分析可以得到有关网络的一些信息。由于这些数据经过了网络层和传输层的打包，因此需要根据其附加的帧头对数据包进行分析。下面先给出结构.数据包的总体结构：
| 数据包 | ||
| IP头 | TCP头（或其他信息头） | 数据 |
数据在从应用层到达传输层时，将添加TCP数据段头，或是UDP数据段头。其中UDP数据段头比较简单，由一个8字节的头和数据部分组成，具体格式如下：
| 16位 | 16位 |
| 源端口 | 目的端口 |
| UDP长度 | UDP校验和 |
而TCP数据头则比较复杂，以20个固定字节开始，在固定头后面还可以有一些长度不固定的可选项，下面给出TCP数据段头的格式组成：
| 16位 | 16位 | |||||||
| 源端口 | 目的端口 | |||||||
| 顺序号 | ||||||||
| 确认号 | ||||||||
| TCP头长 | （保留）7位 | URG | ACK | PSH | RST | SYN | FIN | 窗口大小 |
| 校验和 | 紧急指针 | |||||||
| 可选项（0或更多的32位字） | ||||||||
| 数据（可选项） | ||||||||
对于此TCP数据段头的分析在编程实现中可通过数据结构_TCP来定义：
| typedef struct _TCP{ WORD SrcPort; // 源端口 WORD DstPort; // 目的端口 DWORD SeqNum; // 顺序号 DWORD AckNum; // 确认号 BYTE DataOff; // TCP头长 BYTE Flags; // 标志（URG、ACK等） WORD Window; // 窗口大小 WORD Chksum; // 校验和 WORD UrgPtr; // 紧急指针 } TCP; typedef TCP *LPTCP; typedef TCP UNALIGNED * ULPTCP; |
在网络层，还要给TCP数据包添加一个IP数据段头以组成IP数据报。IP数据头以大端点机次序传送，从左到右，版本字段的高位字节先传输（SPARC是大端点机；Pentium是小端点机）。如果是小端点机，就要在发送和接收时先行转换然后才能进行传输。IP数据段头格式如下：
| 16位 | 16位 | |||
| 版本 | IHL | 服务类型 | 总长 | |
| 标识 | 标志 | 分段偏移 | ||
| 生命期 | 协议 | 头校验和 | ||
| 源地址 | ||||
| 目的地址 | ||||
| 选项（0或更多） | ||||
同样，在实际编程中也需要通过一个数据结构来表示此IP数据段头，下面给出此数据结构的定义：
| typedef struct _IP{ union{ BYTE Version; // 版本 BYTE HdrLen; // IHL }; BYTE ServiceType; // 服务类型 WORD TotalLen; // 总长 WORD ID; // 标识 union{ WORD Flags; // 标志 WORD FragOff; // 分段偏移 }; BYTE TimeToLive; // 生命期 BYTE Protocol; // 协议 WORD HdrChksum; // 头校验和 DWORD SrcAddr; // 源地址 DWORD DstAddr; // 目的地址 BYTE Options; // 选项 } IP; typedef IP * LPIP; typedef IP UNALIGNED * ULPIP; |
在明确了以上几个数据段头的组成结构后，就可以对捕获到的数据包进行分析了。
嗅探器的具体实现
根据前面的设计思路，不难写出网络嗅探器的实现代码，下面就给出一个简单的示例，该示例可以捕获到所有经过本地网卡的数据包，并可从中分析出协议、IP源地址、IP目标地址、TCP源端口号、TCP目标端口号以及数据包长度等信息。由于前面已经将程序的设计流程讲述的比较清楚了，因此这里就不在赘述了，下面就结合注释对程序的具体是实现进行讲解，同时为程序流程的清晰起见，去掉了错误检查等保护性代码。主要代码实现清单为：
| // 检查 Winsock 版本号，WSAData为WSADATA结构对象 WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &WSAData); // 创建原始套接字 sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)); // 设置IP头操作选项，其中flag 设置为ture，亲自对IP头进行处理 setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*)&flag, sizeof(flag)); // 获取本机名 gethostname((char*)LocalName, sizeof(LocalName)-1); // 获取本地 IP 地址 pHost = gethostbyname((char*)LocalName)); // 填充SOCKADDR_IN结构 addr_in.sin_addr = *(in_addr *)pHost->h_addr_list[0]; //IP addr_in.sin_family = AF_INET; addr_in.sin_port = htons(57274); // 把原始套接字sock 绑定到本地网卡地址上 bind(sock, (PSOCKADDR)&addr_in, sizeof(addr_in)); // dwValue为输入输出参数，为1时执行，0时取消 DWORD dwValue = 1; // 设置 SOCK_RAW 为SIO_RCVALL，以便接收所有的IP包。其中SIO_RCVALL // 的定义为： #define SIO_RCVALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1) ioctlsocket(sock, SIO_RCVALL, &dwValue); |
前面的工作基本上都是对原始套接字进行设置，在将原始套接字设置完毕，使其能按预期目的工作时，就可以通过recv()函数从网卡接收数据了，接收到的原始数据包存放在缓存RecvBuf[]中，缓冲区长度BUFFER_SIZE定义为65535。然后就可以根据前面对IP数据段头、TCP数据段头的结构描述而对捕获的数据包进行分析：
| while (true) { // 接收原始数据包信息 int ret = recv(sock, RecvBuf, BUFFER_SIZE, 0); if (ret > 0) { // 对数据包进行分析，并输出分析结果 ip = *(IP*)RecvBuf; tcp = *(TCP*)(RecvBuf + ip.HdrLen); TRACE("协议： %s\r\n",GetProtocolTxt(ip.Protocol)); TRACE("IP源地址： %s\r\n",inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.SrcAddr)); TRACE("IP目标地址: %s\r\n",inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.DstAddr)); TRACE("TCP源端口号： %d\r\n",tcp.SrcPort); TRACE("TCP目标端口号：%d\r\n",tcp.DstPort); TRACE("数据包长度： %d\r\n\r\n\r\n",ntohs(ip.TotalLen)); } } |
其中，在进行协议分析时，使用了GetProtocolTxt()函数，该函数负责将IP包中的协议（数字标识的）转化为文字输出，该函数实现如下：
| #define PROTOCOL_STRING_ICMP_TXT "ICMP" #define PROTOCOL_STRING_TCP_TXT "TCP" #define PROTOCOL_STRING_UDP_TXT "UDP" #define PROTOCOL_STRING_SPX_TXT "SPX" #define PROTOCOL_STRING_NCP_TXT "NCP" #define PROTOCOL_STRING_UNKNOW_TXT "UNKNOW" …… CString CSnifferDlg::GetProtocolTxt(int Protocol) { switch (Protocol){ case IPPROTO_ICMP : //1 /* control message protocol */ return PROTOCOL_STRING_ICMP_TXT; case IPPROTO_TCP : //6 /* tcp */ return PROTOCOL_STRING_TCP_TXT; case IPPROTO_UDP : //17 /* user datagram protocol */ return PROTOCOL_STRING_UDP_TXT; default: return PROTOCOL_STRING_UNKNOW_TXT; } |
最后，为了使程序能成功编译，需要包含头文件winsock2.h和ws2tcpip.h。在本示例中将分析结果用TRACE()宏进行输出，在调试状态下运行，得到的一个分析结果如下：
协议： UDP
IP源地址： 172.168.1.5
IP目标地址: 172.168.1.255
TCP源端口号： 16707
TCP目标端口号：19522
数据包长度： 78
……
协议： TCP
IP源地址： 172.168.1.17
IP目标地址: 172.168.1.1
TCP源端口号： 19714
TCP目标端口号：10
数据包长度： 200
……
从分析结果可以看出，此程序完全具备了嗅探器的数据捕获以及对数据包的分析等基本功能。
小结
本文介绍的以原始套接字方式对网络数据进行捕获的方法实现起来比较简单，尤其是不需要编写VxD虚拟设备驱动程序就可以实现抓包，使得其编写过程变的非常简便，但由于捕获到的数据包头不包含有帧信息，因此不能接收到与 IP 同属网络层的其它数据包, 如 ARP数据包、RARP数据包等。在前面给出的示例程序中考虑到安全因素，没有对数据包做进一步的分析，而是仅仅给出了对一般信息的分析方法。通过本文的介绍，可对原始套接字的使用方法以及TCP/IP协议结构原理等知识有一个基本的认识。本文所述代码在Windows 2000下由Microsoft Visual C++ 6.0编译调试通过。
