网络安全编程：Winsock编程基础
网络攻防是一个比较大的话题，比如端口扫描、SQL Injection扫描、数据包嗅探、网络密码猜解、后门、木马等知识的基础技术。这些技术在入侵剖析中是比较常见的技术。
在学习扫描器、嗅探器、木马等知识之前，首先必须学习网络编程的基础知识，网络编程的基础是深入学习网络的起步，没有基础知识，扫描、嗅探都是空谈。
01 网络基础知识
各计算机之间通过互联网进行通信主要依赖TCP/IP。该协议是一个4层协议，由上至下分别是应用层、传输层、网际层和链路层。TCP/IP的下层协议总是为上层协议服务，下层协议的细节对于上层协议来说是透明的。分层设计的好处是，每一层的功能比较明确，而且修改某一层的实现不会影响其他层。TCP/IP在每层协议中都定义了非常多的不同的协议，比如网际层的协议ICMP、IGMP等，传输层的TCP、UDP等。在众多协议中，最具代表性的协议是TCP和IP，因此，互联网协议被称为TCP/IP族（千万别认为TCP和IP就是互联网协议的全部）。
IP协议是“Internet Protocol”的简称，它是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在IP协议中最重要的就是IP地址，IP地址是用来在网络上唯一标识计算机主机的地址。互联网中没有两个机器有相同的IP地址，因此它是用来标识一台网络主机的。所有的IP地址都是32位长，它用点分十进制法来表示，比如“10.10.30.12”。IP地址指定的不是主机，而是网络接口设备。因此，一台主机有两个网络接口，那么就会有两个IP地址。通常情况下，对于一台普通主机只有一个网络接口设备，也就只有一个IP地址，比如个人使用的PC通常只有一个IP地址；而对于服务器或者网络设备（交换机、路由器等）来说，则会有多个网络接口设备，每个网络接口设备都会有一个IP地址，那么对于路由器这种网络设备来说就会有多个IP地址。
IP地址被分为5类，分别是A类、B类、C类、D类和E类。各类IP地址的范围如表1所示。
表1 各类IP地址的范围
IP工作在TCP/IP 4层协议的“网际层”，网际层最主要的工作是将数据包进行路由。这里所说IP是一种被路由协议，也就是在进行路由的过程中，IP协议会被路由协议用到。真正进行数据包选路的协议（其实就是路由的算法，数据包如何进行转发的算法）被称为路由协议，具体的路由协议有RIP、OSPF、BGP等。对于入门而言，只要了解了IP地址是什么，IP地址的作用是什么即可。
传输层主要有两大协议，分别是TCP协议和UDP协议。
TCP是“Transmission Control Protocol”的简称，其意思为传输控制协议。TCP是一种面向连接的、可靠的通信协议。TCP协议是IP协议的上层协议，IP服务于TCP。
UDP是“User Datagram Protocol”的简称，其意思为用户数据报协议。UDP是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
传输层是为应用层提供服务的，应用层的协议一部分是基于TCP的，比如FTP、HTTP，而一部分是基于UDP的，比如DNS。IP层提供了IP地址用来标识网络主机，而传输层提供了端口用来标识主机中的进程。确定了IP地址和端口号，就确定了网络上的主机及主机上通信的进程。
传输层提供了标识通信进程的端口号。按照协议划分，端口分为TCP端口和UDP端口，TCP端口和UDP端口各有65536个。对于应用程序而言，一般使用大于1024的端口号，因为小于1024的端口号属于保留端口。Internet上的很多服务都是用了小于1024的端口号。为了避免冲突，程序员自己编写的应用程序不要使用小于1024的端口号。同一协议的端口不能冲突，比如Web服务器占用了主机TCP的80端口，那么另外的程序就不可以再使用TCP的80端口。常用的端口号如表2所示。
表2 常用端口号举例
除了小于1024的端口号外，还有一些比较知名的端口号，比如MS SQL Server的端口号是1433，Windows的远程桌面端口号是3389等。程序员在编写自己的网络应用程序时，要避免与这些常用的端口冲突。
02 面向连接协议与非面向连接协议所使用的函数
1. 面向连接的协议
在面向连接的协议中，两台计算机之间在进行数据收发前，必须先在两者之间建立一个通信信道，以确保两台计算机之间存在一条路径可以互相沟通。在数据传输完毕后，切断这条通信信道。该种方式相当于打电话，用户在手机上拨10086，当客服人员接听后，用户就可以开始通话，通话完毕后就可以挂电话了。
面向连接的协议使用的是TCP，服务器与客户端建立通信信道所需要的基本Winsock函数如下。
服务器端函数：
socket()->bind()->listen()->accept()->send()/recv()->closesocket()
客户端函数：
socket()->connet()->send()/recv()->closesocket()
2. 非面向连接的协议
在非面向连接的协议中，发送端只要直接将要发送的数据传出即可，不需要理会接收端是否能够收到数据。而接收端在接收到数据时，也不会响应信息通知发送给发送端。该种方式就相当于写信，将写好的信放到信箱中，但是却不能保证收信人真的能够收到这封信件。
非面向连接的协议使用的是UDP，服务器与客户端通信所需要的基本Winsock函数如下：
服务器端函数：
socket()->bind()->sendto()/recvfrom()->closesocket()
客户端函数：
socket()->sendto()/recvfrom()->closesocket()
03 Winsock网络编程知识
Winsock是Windows下网络编程的基础，下面介绍Winsock的常用函数。
1. Winsock的初始化与释放
在使用Winsock相关函数时需要对Winsock库进行初始化，而在使用完成后需要对Winsock库进行释放。完成Winsock库的初始化和释放的函数如下。
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