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  • Windows API 教程（九） 网络编程

    茵蒂克丝

    基础概念

    IP 地址

    IP 是英文 Internet Protocol （网络之间互连的协议）的缩写，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。任一系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。

    所谓IP地址就是给每个遵循tcp/ip协议连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号 “.” 分开不同的字节，如：192.168.1.1。在因特网中，主机的标识便是它ip地址。

    常见的获取服务器ip的方法是使用系统自带的ping命令。例，打开cmd输入：
    ping www.baidu.com

    输出：
    ping_baidu

    其中的 115.239.210.27 就是baidu服务器的地址了

    服务端与客户端

    服务端与客户端在计算机的世界里，凡是提供服务的一方我们称为服务端（Server），而接受服务的另一方我们称作客户端（Client）。

    网站提供网页数据的服务，使用者接受网站所提供的数据服务，所以使用者在这里就是客户端，响应使用者要求的网站即称为服务端。

    不过客户端及服务端的关系不见得一定建立在两台分开的机器上，同一台机器中也有这种主从关系的存在，提供服务的服务端及接受服务的客户端也有可能都在同一台机器上。

    例如我们在提供网页的服务器上执行浏览器浏览本机所提供的网页，这样在同一台机器上就同时扮演服务端及客户端。

    Socket

    socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为4BDS UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。

    Scoket程勋分为服务端与客户端，服务端程序监听端口，等待客户端程序的连接。客户端程序发起连接，等待服务端的相应。客户端想要连接上服务端的话，需要 知道服务端的ip地址。

    例如，客户想要访问百度网站的首页，通过浏览器访问http://www.baidu.com。浏览器发出请求之后，先是DNS服务器将百度的域名解析成ip地址之后，访问到ip地址为115.239.210.27服务器的80端口（http协议默认在80端口），请求发送后，百度的服务器作为响应将页面的源代码发送至客户端（通过浏览器右键->源代码，或者ctrl+u可以看到服务器返回的页面源代码），随后浏览器将源代码渲染成页面。这样用户就看到了百度网站的首页。

    头文件和库文件

    在windows系统上，当前的Windows Socket接口是Windows Sockets 2，所有接口函数都是有Ws2_32.dll导出。在进行程序设计时，祥光的数据类型、结构定义、函数声明等卫浴头文件winsock2.h中，编译时需要包含此文件，并且连接到库Ws2_32.lib。

    常用函数

    常见的socket函数

  • WSAStartup 初始化Ws2_32.lib库
  • WSACleanup 关闭Ws2_32.lib库
  • Socket 创建socket
  • closesocket 关闭socket
  • sockaddr和sockaddr_in 结构体socket地址
  • bind 绑定
  • listen 监听
  • accept 接收
  • connect 连接
  • send 发送
  • recv 获取返回

    WSAStartup () 函数

    WSAStartup函数的功能使加载Ws2_32.dll等Socket程序运行的环境。在程序初始化后，Socket程序运行所依赖的动态链接库不一定已经在家，WSAStartup保证了Socket 动态链接库的加载。

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    int WSAStartup(
    __in WORD wVersionRequested,
    __out LPWSADATA lpWSAData
    );

    参数一 wVersionRequested
    Socket程序库的版本，一般使用MAKEWORD(2,2)宏生成。

    参数二 lpWSAData
    输出参数，指向 WSADATA 结构的指针，用于返回Socket库初始化的信息。

    返回值 用来判断程序是否成功加载

    WSACleanup () 函数

    与 WSAStartup 相反， WSACleanup 释放Ws2_32.dll，函数无参数。

    Socket () 函数

    Socket函数的功能是建立一个绑定到制定协议和传输类型的Socket。

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    SOCKET WSAAPI socket(
    __in int af,
    __in int type,
    __in int protocol
    );

    参数一 af
    address family的缩写，制定该Socket使用哪一种类型的网络地址。可以是IPv4（AF_INET），也可以是IPv6（AF_INET6）、蓝牙（AF_BTM）、NetBios（AF_NETBIOS）等。

    参数二 type
    设置传输类型，常见类型有 SOCK_STREAM、 SOCK_DGRAM、 SOCK_RAM、 SOCK_SEQPACKET 等。SOCK_STREAM 类型是基于连接的（TCP），所收的数据时数据流形式的，传输层的数据包已经经过处理。SOCK_DGRAM是基于报文（UDP）。如果制定为SOCK_RAM，那么可以建立原始套接字，所收到的数据是以数据包（包括包头）的形式存在的。

    参数三 protocol
    设置传输协议，常用的协议为 IPPROTO_TCP 和 IPPROTO_UDP。

    colsesocket() 函数

    与 socket 函数对应，用于关闭 socket

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    int WSAAPI closesocket(
     __in SOCKET s
     );

    参数一 s
    指定要关闭的socket

    sockaddr 和 sockaddr_in 结构体

    sockaddr、 SOCKADDR、 sockaddr_in、 SOCKADDR_IN 这 几个结构用于表示地址很端口。在IPv4下，这几个结构体是可以通用的。

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    typedef struct sockaddr {
     
    #if (_WIN32_WINNT < 0x0600)
        u_short sa_family;
    #else
        ADDRESS_FAMILY sa_family; // Address family.
    #endif //(_WIN32_WINNT < 0x0600)
     
        CHAR sa_data[14]; // Up to 14 bytes of direct address.
    } SOCKADDR, *PSOCKADDR, FAR *LPSOCKADDR;
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    typedef struct sockaddr_in {
     
    #if(_WIN32_WINNT < 0x0600)
        short sin_family;
    #else //(_WIN32_WINNT < 0x0600)
        ADDRESS_FAMILY sin_family;
    #endif //(_WIN32_WINNT < 0x0600)
     
        USHORT sin_port;
        IN_ADDR sin_addr;
        CHAR sin_zero[8];
    } SOCKADDR_IN, *PSOCKADDR_IN;

    bind() 函数

    服务器端，将Socket与网络地址和端口绑定起来，函数原型如下：

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    int WSAAPI bind(
    __in SOCKET s,
    __in_bcount(namelen) const struct sockaddr FAR * name,
    __in int namelen
    );

    参数一 s
    要绑定的socket

    参数二 name
    要绑定的网络地址结构体

    参数三 namelen
    name参数所指向的结构体的大小

    listen() 函数

    设置 socket 的状态为监听，使客户端程序可以进行连接，函数原型：

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    int WSAAPI listen(
    __in SOCKET s,
    __in int backlog
    );

    参数一 s
    绑定的socket

    参数二 backlog
    指定最大的连接数

    accept() 函数

    接受客户端的连接

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    SOCKET WSAAPI accept(
    __in SOCKET s,
    __out_bcount_opt(*addrlen) struct sockaddr FAR * addr,
    __inout_opt int FAR * addrlen
    );

    参数一 s
    正在监听的socket，该 socket 使用 listen() 设置。

    参数二 addr (可选)
    指针，指向一缓冲区，其中接收为通讯层所知的连接实体的地址。Addr参数的实际格式由套接口创建时所产生的地址族确定。

    参数三 addrlen (可选)
    指针，指向存有addr地址长度的整形数。

    返回：
    成功:非负描述字
    失败:-1

    accept 默认会阻塞进程，直到有客户端建立连接后返回，它返回的是连接用的 socket 。如果 accept 成功返回，则服务器与客户已经正确建立连接了，此时服务器通过 accept 返回的 socket 来完成与客户的通信。

    connect() 函数

    connect函数的功能使与服务器建立连接。这个函数只能由客户端程序调用。

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    int WSAAPI connect(
    __in SOCKET s,
    __in_bcount(namelen) const struct sockaddr FAR * name,
    __in int namelen
    );

    参数一 s
    由 socket 函数建立的套接字。

    参数二 name
    指向sockaddr结构体指针，包括了所要连接的服务端的地址和端口等。

    参数三 namelen
    sockaddr结构的长度

    send() 函数

    向连接的另一端发送数据，不论是客户还是服务器应用程序都用 send 函数来向 TCP 连接的另一端发送数据。

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    int WSAAPI send(
    __in SOCKET s,
    __in_bcount(len) const char FAR * buf,
    __in int len,
    __in int flags
    );

    参数一 s
    指定发送端socket描述符。

    参数二 *buf
    指明存放要发送的数据的缓冲区。

    参数三 len
    指明实际要发送的数据的字节数。

    参数四 flags
    指明发送的方法，常见宏MSG_DONTROUTE、MSG_OOB等，一般置0。

    将*buf指向的字符串发送至客户端

    recv() 函数

    不论是客户还是服务器应用程序都用 recv 函数 从 TCP 连接的另一端接收数据。

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    int WSAAPI recv(
    __in SOCKET s,
    __out_bcount_part(len, return) __out_data_source(NETWORK) char FAR * buf,
    __in int len,
    __in int flags
    );

    参数一 s
    指定接收端socket描述符；

    参数二 *buf
    指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据；

    参数三 len 
    指明buf的长度；

    参数四 flags
    指明接收的方法，常见宏 MSG_DONTROUTE、 MSG_OOB 等，一般置0。
    获取到客户端返回的字符串并将其写入到buf中

    简单的 socket 通信示例

    服务端（Server）

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    #include <Winsock2.h>
    #include <stdio.h>
    #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
     
    void main()
    {
        int err; // 错误信息
        int len;
     
        char sendBuf[100]; // 发送至客户端的字符串
        char recvBuf[100]; // 接受客户端返回的字符串
     
        SOCKET sockServer;     // 服务端 Socket
        SOCKADDR_IN addrServer;// 服务端地址
        SOCKET sockClient;     // 客户端 Scoket
        SOCKADDR_IN addrClient;// 客户端地址
     
        WSADATA wsaData;       // winsock 结构体
        WORD wVersionRequested;// winsock 的版本
     
        // 配置 Windows Socket版本
        wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );
     
        // 初始化 Windows Socket
        err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
     
        if ( err != 0 )
        {
            // 启动错误，程序结束
            return;
        }
     
        /*
         * 确认WinSock DLL支持2.2
         * 请注意如果DLL支持的版本大于2.2至2.2
         * 它仍然会返回wVersion2.2的版本
         */
     
        if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 )
        {
            // 启动错误，程序结束
            WSACleanup(); // 终止Winsock 2 DLL (Ws2_32.dll) 的使用
            return;
        }
     
        // 定义服务器端socket
        sockServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
     
        //  设置服务端 socket
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); // 本机IP
        addrServer.sin_family = AF_INET;                   // 协议类型是INET
        addrServer.sin_port = htons(6000);                 // 绑定端口6000
     
        // 将服务器端socket绑定在本地端口
        bind(sockServer, (SOCKADDR *)&addrServer, sizeof(SOCKADDR));
     
        // Listen 监听端口
        listen(sockServer, 5); // 5 为等待连接数目
     
        printf("服务器已启动: 监听中... ");
     
        len = sizeof(SOCKADDR);
     
        // accept 会阻塞进程，直到有客户端连接上来为止
        sockClient = accept(sockServer, (SOCKADDR *)&addrClient, &len);
        // 当客户端连接上来时, 拼接如下字符串       
        sprintf(sendBuf, "欢迎 ip: %s 的用户连接, 这里是 Lellansin 的服务器 ", inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
        // 向客户端发送字符串
        send(sockClient, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0);
        // 获取客户端返回的数据
        recv(sockClient, recvBuf, 100, 0);
        // 打印客户端返回的数据
        printf("%s ", recvBuf);
        // 关闭socket
        closesocket(sockClient);
     
        getchar();
    }

    启动后防火墙有阻挡提示，这里接受就可以了。另外下图是原来博主测试时截的图，跟上面代码的输出部分稍稍有些区别。

    tcp_server_test

    客户端（Client）

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    #include <Winsock2.h>
    #include <stdio.h>
    #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
     
    void main()
    {
        int err;
        char *message;
        char recvBuf[100];
     
        SOCKET sockClient; // 客户端 Scoket
        SOCKADDR_IN addrServer; // 服务端地址
     
        WSADATA wsaData;
        WORD wVersionRequested;
     
        wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );
     
        err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
     
        if ( err != 0 )
        {
            return;
        }
     
        if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 )
        {
            // 启动错误，程序结束
            WSACleanup( );
            return;
        }
     
        // 新建客户端 scoket
        sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
     
        // 定义要连接的服务端地址
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");  // 目标IP (127.0.0.1是本机地址)
        addrServer.sin_family = AF_INET;                           // 协议类型是INET
        addrServer.sin_port = htons(6000);                         // 连接端口1234
     
        // 让 sockClient 连接到 服务端
        connect(sockClient, (SOCKADDR *)&addrServer, sizeof(SOCKADDR));
     
        // 从服务端获取数据
        recv(sockClient, recvBuf, 100, 0);
     
        // 打印数据
        printf("%s ", recvBuf);
     
        message = "服务端你好~";
     
        // 发送数据到服务端
        send(sockClient, message, strlen(message) + 1, 0);
     
        // 关闭socket
        closesocket(sockClient);
        WSACleanup();
     
        getchar(); // 暂停
    }

    tcp_client_test

    客户端与服务端更多通信，例子：《木马，你好！（二）最简单的木马》

    简单的端口扫描程序

    hostent结构体

    host entry的缩写，该结构记录主机的信息，包括主机名、别名、地址类型、地址长度和地址列表。之所以主机的地址是一个列表的形式，原因是当一个主机有多个网络接口时会有多个地址。

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    struct hostent {
        char FAR * h_name;              /* 主机正式名称 */
        char FAR * FAR * h_aliases;     /* 主机别名 */
        short h_addrtype;               /* 地址类型 */
        short h_length;                 /* 地址长度 */
        char FAR * FAR * h_addr_list;   /* 主机网络地址指针 */
        #define h_addr h_addr_list[0]   /* 指向第一个地址 */
    };

    代码

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    #include <winsock2.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
     
    void Help( void );
     
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        WORD wVersion = MAKEWORD(2, 0);
        WSADATA wsaData;
     
        //sockaddr_in结构体
        struct sockaddr_in sin;
     
        int iFromPort;
        int iToPort;
        int iNowPort;
        char *cHost;
     
        HOSTENT *host_entry;
        char *host_name;
        char host_address[256];
     
        SOCKET s;
     
        int iOpenPort = 0;
        int port[256], i;
     
        if (argc != 4)
        {
            Help();
            return -1;
        }
     
        iFromPort = atoi(argv[2]);
        iToPort = atoi(argv[3]);
        host_name = argv[1];
     
        if (iFromPort > iToPort || iFromPort < 0 || iFromPort > 65535 || iToPort < 0 || iToPort > 65535)
        {
            printf("起始端口不能大于结束端口,且范围为：1--65535 ");
            return 0;
        }
     
        if ( WSAStartup(wVersion , &wsaData) )
        {
            printf("初始化失败！");
            return -1;
        }
     
        // 根据用户输入的域名来获取服务器主机信息
        host_entry = gethostbyname(host_name);
     
        if (host_entry != 0)
        {
            wsprintf( host_address, "%d.%d.%d.%d",
                (host_entry->h_addr_list[0][0] & 0x00ff),
                (host_entry->h_addr_list[0][1] & 0x00ff),
                (host_entry->h_addr_list[0][2] & 0x00ff),
                (host_entry->h_addr_list[0][3] & 0x00ff)
                );
            printf(" 主机名称：%s  主机地址：%s ", host_name, host_address);
        }
     
        cHost = host_address;
     
        printf("======= 开始扫描 ======= ");
     
        for (iNowPort = iFromPort; iNowPort <= iToPort; iNowPort++)
        {
            s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
            if (s == INVALID_SOCKET)
            {
                printf("create socket() failed!");
                WSACleanup();
            }
     
            sin.sin_family = AF_INET;
            sin.sin_port = htons(iNowPort);
            sin.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(cHost);
     
            if (connect(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
            {
                printf("%s -> %d:未开放 ", cHost, iNowPort);
                closesocket(s);
            }
            else
            {
                printf("%s -> %d:开放 ", cHost, iNowPort);
                port[iOpenPort] = iNowPort;
                iOpenPort ++;
                closesocket(s);
            }
        }
     
        printf("======= 扫描结果 ======= ");
        printf("主机：%s 扫描到%d个端口,分别是： ", host_name, iOpenPort);
     
        for ( i = 0; i < iOpenPort; i++)
        {
            printf("%d ", port[i]);
        }
     
        //关闭socket
        closesocket(s);
        WSACleanup();
        return 0;
    }
     
    //帮助函数
    void Help()
    {
        printf("Usage: ");
        printf("Port.exe <TargetIP> <BeginPort> <EndPort> ");
        printf("Example: ");
        printf("scan.exe 127.0.0.1 100 200 ");
    }

    函数列表

    一、基本Socket函数

  • accept() 响应连接请求，返回一个连接socket，原来的socket返回监听状态
  • bind() 把一个socket绑定在某个端口上
  • CloseSocket() 关闭套接字
  • Connect() 连接
  • GetPeerName() 得到连接在指定套接口上的对等通信方的名字
  • GetSockName() 得到指定套接口上当前的名字
  • GetSockopt() 得到与制定套接口相关的属性选项
  • htonl() 把32位的数字从主机字节顺序转换到网络字节顺序
  • htons() 把16位的数字从主机字节顺序转换到网络字节顺序
  • inet_addr() 把一个Internet标准的点分十进制地址转换成Internet地址数值
  • inet_ntoa() 把Internet地址转换成点分十进制的字符串
  • ioctlsocket() 为套接字提供控制
  • listen() 监听套接字上连接请求的到来
  • ntohl() 把32位的数字从网咯字节顺序转换为主机字节顺序
  • ntons() 把16位的数字从网咯字节顺序转换为主机字节顺序
  • recv() 从已经连接的套接字接受数据
  • recvfrom() 从已连接的或没有连接的套接口接受数据
  • select() 执行同步IO多路复用
  • send() 从已连接的套几口发送数据
  • sendto() 从已连接的或没有连接的套接口发送数据
  • setsockopt() 设置与指定套接口相关的属性选项
  • shutdown() 关闭一部分全双工的链接
  • socket() 创建并返回一个socket

    二、获取信息

  • Gethostbyaddr() 根据网络地址得到对应的名字(会有多个)和地址
  • Gethostbyname() 根据主机名得到对应的名字(会有多个)和地址
  • gethostname() 得到本机主机名
  • getservbyname() 根据服务的名字得到对应的服务名和端口号
  • getservbyport() 根据端口号得到对应的服务名和端口号
  • getprotobyname() 根据协议名得到对应的协议名和数值
  • getprotobynumber() 根据端口号得到对应的协议名和数值

    三、DLL操作

  • WSAStartup 初始化底层的windows Sockets DLL
  • WSACleanup 从底层的Sockets DLL中撤销注册
  • WSAAsyncSelect Select函数的异步版本
  • WSAIsBlocking 确定底层的winsock DLL是否在该线程已经被一个调用阻塞
  • WSACancelBlockingCall 取消未完成的阻塞的API调用
  • WSASetBlockingHook 为底层的windows sockets实现设置阻塞钩子
  • WSASetLastError 设置下一次的WSAGetLastError返回的错误信息
  • WSAGetLastError 得到最近的一个windows sockets API调用错误的详细信息
  • WSAUnhookBlockingHook 恢复原始的阻塞钩子
  • WSACancelAsyncRequest 取消一个未完成的 WSAAsyncGetXByY 函数的实例

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作者：N3verL4nd
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