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原标题:基于SPI的协议加固透明传输工具,网络七层协议

浏览次数:145 时间:2019-09-23

一.背景

  随着计算机网络技术的日益发展和普及,远程网络数据传输的安全性显得越来越重要。—般地,运行的应用程序发送的数据包都以明文方式发送,接收方也将直接获得明文数据,但这样发出的数据很容易被截获并进行分析,从而进行网络攻击。只有少数应用会为自己发出数据进行加密。然后再在接收方进行解密操作。随着网络的日益普及,网络数据发送的安全也变得很重要。但是,只有较少的应用程序为网络收发数据进行了加密传输,仍然有大量的应用直接采用明文方式通讯。这些应用包括采用了一些特定协议进行通讯,也包含一些特殊用途的客户端程序,比如监控系统和内外网的客户端访问。如欲对这些应用的网络通讯内容进行加固来防止攻击者的监听和攻击,则需要对这一款应用程序进行升级,即增加加密和解密功能。如果一个系统中使用了多种应用结合的方式进行通信,则需要各应用生产商间进行协商。来确保系统中各应用的正常通信。

  本工具利用Windows提供的SPI服务,在应用层对应用程序网络通信的数据进行加密,在接收方收到数据前进行解密。整个过程应用程序并未有任何更改。实现了通信数据的透明加密。

引用自:

        网络七层模型如下所述,一般情况下开发过程中下层传输到物理层不涉及。上层应用层到会话层中,若系统用已有的协议HTTP,FTP等则不需要去考虑解码和编码等操作,直接应用wcf基本可以实现,配置好后。若系统中没用已有的协议那从TCP或者UDP的缓冲中获取到数据后,需要按照自定义的协议进行解码和编码操作(一般称协议外壳解析,后面的章节将详细描述)

1. HTTP简介

         HTTP协议(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档,还确定传输文档中的哪一部分,以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。

         在了解HTTP如何工作之前,我们先了解计算机之间的通信。

     

二.工具原理

 

物理层----网卡。网卡的作用就是把线路发送过来的高频电流转化数据包,然后传给网卡驱动程序,同是也把网卡驱动程序传送过来的数据包转化成电信号传送出去。定义通过网络设备发送数据的物理方式:是网络媒介和设备间的接口。 
数据链路层----网卡驱动程序。定义控制通信连接的程序;封包;监测和改正包传输错误。 
网络层----NDIS,NDIS提供网络接口。决定网络设备间如何传输数据;根据唯一的网络设备地址选择包;提供流和拥塞控制,以阻止同时网络资源的损耗。 
传输层----TCP,TCP协议的封包处理是在这一层进行的。管理网络中首尾连接的信息传送;提供通过错误恢复和流控制装置传送可靠且有序的包;提供无连接面向包的传送。 
会话层----SPI,SPI是服务提供者接口,管理用户间的会话和对话;控制用户间的连接和挂断连接;报告上层错误。 
表示层----API,它为应用程序提供接口。API负责SPI与应用程序之间的通信;定义不同体系间不同数据格式;具体说明独立结构的数据传输格式;编码和解码数据;加密和解密数据;压缩和解压缩数据。 
应用层----EXE,就是大家常见的应用程序。定义用于网络通信和数据传输的用户接口程序;提供标准服务,比如虚拟终端、文档以及任务的传输和操作。

2. 计算机相互之间的通信

        互联网的关键技术就是TCP/IP协议。两台计算机之间的通信是通过TCP/IP协议在因特网上进行的。实际上这个是两个协议:

        TCP : Transmission Control Protocol 传输控制协议和IP: Internet Protocol  网际协议。

        IP:计算机之间的通信

        IP协议是计算机用来相互识别的通信的一种机制,每台计算机都有一个IP.用来在internet上标识这台计算机。  IP 负责在因特网上发送和接收数据包。通过 IP,消息(或者其他数据)被分割为小的独立的包,并通过因特网在计算机之间传送。IP 负责将每个包路由至它的目的地。

        IP协议仅仅是允许计算机相互发消息,但它并不检查消息是否以发送的次序到达而且没有损坏(只检查关键的头数据)。为了提供消息检验功能,直接在IP协议上设计了传输控制协议TCP.

        

       TCP : 应用程序之间的通信

       TCP确保数据包以正确的次序到达,并且尝试确认数据包的内容没有改变。TCP在IP地址之上引端口(port),它允许计算机通过网络提供各种服务。一些端口号为不同的服务保留,而且这些端口号是众所周知。

       服务或者守护进程:在提供服务的机器上,有程序监听特定端口上的通信流。例如大多数电子邮件通信流出现在端口25上,用于wwww的HTTP通信流出现在80端口上。

       当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时,它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后,TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信,占用两个计算机之间整个的通信线路。TCP 用于从应用程序到网络的数据传输控制。TCP 负责在数据传送之前将它们分割为 IP 包,然后在它们到达的时候将它们重组。

       TCP/IP 就是TCP 和 IP 两个协议在一起协同工作,有上下层次的关系。

       TCP 负责应用软件(比如你的浏览器)和网络软件之间的通信。IP 负责计算机之间的通信。TCP 负责将数据分割并装入 IP 包,IP 负责将包发送至接受者,传输过程要经IP路由器负责根据通信量、网络中的错误或者其他参数来进行正确地寻址,然后在它们到达的时候重新组合它们。

 

1. HTTP简介

         HTTP协议(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档,还确定传输文档中的哪一部分,以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。

         在了解HTTP如何工作之前,我们先了解计算机之间的通信。

1. Winsock 2 SPI简介

  Winsock是为上层应用程序提供的一种标准网络接口。上层应用程序不用关心Winsock实现的细节,它为上层应用程序提供透明的服务。Winsock 2引入的一个新功能就是打破服务提供者的透明,让开发者可以编写自己的服务提供者接口(Service Provider Interface,SPI)程序,即SPI程序。Winsock 2 SPI除了有完成网络传输的传输服务提供者,还提供了友好名字服务的名字空间服务提供者。其中,传输服务提供者能够提供建立通信、传输数据、流量控制和错误控制等服务。Winsock 2提供的服务其结构如图1所示。

图片 1

图1 Winsock 2 SPI结构

  SPI以动态链接库的形式出现,工作在TCP/IP协议的应用层,为上层API调用提供接口函数。由于SPI工作在TCP/IP协议的应用层,因此对基于应用层的数包SPI都可以截获。

第一层,物理层 
OSI模型最低层的“劳苦大众”。它透明地传输比特流,就是传输的信号。该层上的设备包括集线器、发送器、接收器、电缆、连接器和中继器。

图片 2

3. HTTP协议所在的协议层

      HTTP是基于TCP协议之上的。在TCP/IP协议参考模型的各层对应的协议如下图,其中HTTP是应用层的协议。

      图片 3

 

2. 计算机相互之间的通信

        互联网的关键技术就是TCP/IP协议。两台计算机之间的通信是通过TCP/IP协议在因特网上进行的。实际上这个是两个协议:

        TCP : Transmission Control Protocol 传输控制协议和IP: Internet Protocol  网际协议。

        IP:计算机之间的通信

        IP协议是计算机用来相互识别的通信的一种机制,每台计算机都有一个IP.用来在internet上标识这台计算机。  IP 负责在因特网上发送和接收数据包。通过 IP,消息(或者其他数据)被分割为小的独立的包,并通过因特网在计算机之间传送。IP 负责将每个包路由至它的目的地。

        IP协议仅仅是允许计算机相互发消息,但它并不检查消息是否以发送的次序到达而且没有损坏(只检查关键的头数据)。为了提供消息检验功能,直接在IP协议上设计了传输控制协议TCP.

        

       TCP : 应用程序之间的通信

       TCP确保数据包以正确的次序到达,并且尝试确认数据包的内容没有改变。TCP在IP地址之上引端口(port),它允许计算机通过网络提供各种服务。一些端口号为不同的服务保留,而且这些端口号是众所周知。

       服务或者守护进程:在提供服务的机器上,有程序监听特定端口上的通信流。例如大多数电子邮件通信流出现在端口25上,用于wwww的HTTP通信流出现在80端口上。

       当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时,它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后,TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信,占用两个计算机之间整个的通信线路。TCP 用于从应用程序到网络的数据传输控制。TCP 负责在数据传送之前将它们分割为 IP 包,然后在它们到达的时候将它们重组。

       TCP/IP 就是TCP 和 IP 两个协议在一起协同工作,有上下层次的关系。

       TCP 负责应用软件(比如你的浏览器)和网络软件之间的通信。IP 负责计算机之间的通信。TCP 负责将数据分割并装入 IP 包,IP 负责将包发送至接受者,传输过程要经IP路由器负责根据通信量、网络中的错误或者其他参数来进行正确地寻址,然后在它们到达的时候重新组合它们。

 

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