1、第三章 网络安全编程基础,3,内容提要,网络安全编程主要涉及的是操作系统编程，在Windows平台下，目前主要采用C/C+语言。 本章将介绍Windows操作系统的基本原理以及C语言的四个发展阶段，每一阶段都用典型的案例说明。 详细说明在网络安全领域如何使用C/C+语言实现Socket编程、注册表编程、定时器编程、驻留程序编程和多线程编程。,网络安全编程概述,从理论上说，任何一门语言可以在任何一个操作系统上编程，C语言可以在Windows下编程，同样也可以在Linux下编程。 编程是一项比较综合的工作，除了熟练使用编程工具以外，还要了解系统本身的内部工作机理和编程语言。,Windows内部机制
2、,Windows是一个“基于事件的，消息驱动的”操作系统。在Windows下执行一个程序，只要用户进行了影响窗口的动作（如改变窗口大小或移动、单击鼠标等）该动作就会触发一个相应的“事件”。 系统每次检测到一个事件时，就会给程序发送一个“消息”，从而使程序可以处理该事件。 每次检测到一个用户事件，程序就对该事件做出响应，处理完以后，再等待下一个事件的发生。,八个基本概念,与Windows系统密切相关的八个基本概念分别是： 窗口、程序、进程、线程 消息、事件、句柄、API与SDK。,1、窗口,窗口是Windows本身以及Windows 环境下的应用程序的基本界面单位，但是很多人都误以为只有具有标题
3、栏、状态栏、最大化、最小化按钮这样标准的方框才叫窗口。 其实窗口的概念很广，例如按钮和对话框等也是窗口哦，只不过是一种特殊的窗口罢了。,2、程序,通常说的程序都是指一个能让计算机识别的文件 接触得最多的是以exe或者com作为扩展名的文件。,3、进程,进程就是应用程序的执行实例（或称一个执行程序），进程是程序动态的描述。 一个以exe作为扩展名的文件，在没有被执行的时候称之为应用程序，当用鼠标双击执行以后，就被操作系统作为一个进程执行了。 当关机或者在任务栏的图标上单击鼠标右键选“退出”时，进程便消亡，彻底结束了生命。 进程经历了由“创建”到“消亡”的生命期，而程序自始至终存在于你的硬盘上，不
4、管计算机是否启动。,4、线程,线程是进程的一个执行单元，同一个进程中的各个线程对应于一组CPU指令、一组CPU寄存器以及一个堆栈。 进程本来就具有动态的含义，是通过线程来体现的。,5、消息,消息是应用程序和计算机交互的途径，在计算机上几乎做每一个动作都会产生一个消息 鼠标被移动会产生WM_MOUSEMOVE消息，鼠标左键被按下会产生WM_LBUTTONDOWN的消息，鼠标右键按下便产生WM_RBUTTONDOWN消息等等。,事件 句柄：,6、事件 从字面意思就可以明白它的含义，如在程序运行的过程中改变窗口的大小或者移动窗口等，都会触发相应的“事件”，从而调用相关的事件处理函数。 7、句柄： 单
5、单一个“柄”字便可以解释它的意思了，句柄是一个指针，通过句柄就可以控制该句柄指向的对象。编写程序总是要和各种句柄打交道的，句柄是系统用来标识不同对象类型的工具，如窗口、菜单等，这些东西在系统中被视为不同类型的对象，用不同的句柄将他们区分开来。,8、API与SDK,API是英文Application Programming Interface 的缩写，意思是“应用程序接口”，泛指系统为应用程序提供的一系列函数接口。 在编程的时候可以直接调用，而不必知道其内部实现的过程，只知道它的原型和返回值就可以了。 SDK是英文Software Development Kit的缩写，意思是“软件开发工具包”，
6、微软提供了许多专门的SDK开发包，比如DirectX开发包和语音识别开发包等等。,学习Windows下编程,学习语言，选择语言和工具是第一步，而且是非常重要的一步工作，目前的编程语言那么多，有C、C+、C#、Java和汇编语言等等。 虽然有很多语言，只要精通一门就够了。从实用的角度来讲，C/C+是最好的选择，而微软公司的Visual C+和Insprise公司（原Borland公司）的C+ Builder是其相应开发工具的两大主流。,开发工具,在开发工具上，选择比较流行的VC+6.0，而且最好是英文版本，主界面如图3-2所示。,学习编程需要经历三大步,学习编程需要经历三大步：一、读程序；二、写
7、程序；三、积累功能代码段。1、读程序 在没有阅读过一份完整的源代码之前，别指望能写出有多好的程序！读程序必须具备一定的语言基础知识，基础知识主要是指语法知识，最起码要能读懂程序的每一行意思。有没有程序的设计思想，在这个时期并不重要，只要具备一定的语法基础就可以了。 学一门语言并不需要刻意去记条条框框的语法，看代码的时候，遇到了不明白的地方再去查相关的资料，补充基础知识再配合源程序的思路，这时的理解才是最深刻的。2、写程序 刚开始写程序，不要奢望一下子写出很出色的程序来，“万丈高楼平底起”，编程贵在动手，只要动手去写就可以了。此外，还要依照自身的能力循序渐进地写，开始的时候写一点功能简单的、篇幅
8、短小的代码，力求简洁、完整，然后在此基础上进行扩充，一点点的添加功能。3、积累功能代码 积累非常的重要，将平时自己写的和自己已经读通的程序分类保存起来，建一个属于自己的代码库，需要相关功能的时候，就到代码库中找相关的代码。这样既提高编码的效率又提高了正确率。,选择编程工具,目前流行两大语法体系：Basic语系和C语系。同一个语系下语言的基本语法是一样。两大语系如图3-3所示。C语系中，目前两大语言如日中天：C+和Java。C+适宜做系统软件的开发、Java更适宜做网络应用开发。 虽然VC+.NET已经面世很久了，但是C+的开发工具目前主流依然是VC+6.0和C+ Builder6.0。 Jav
9、a流行的开发工具比较多，比如：IBM公司的Visual Age和Websphere Studio，Insprise公司JBuilder等等。,VC+6.0,VC+是基于C/C+的集成开发工具，目前最常用的版本是VC+6.0。VC+有一套集成开发工具，其中包括各种编辑器、编译工具、集成调试器等等。在编写程序的过程中，各种操作都可以通过单击相应的菜单完成。,新建的是一个控制台程序,可以看到许多工程类型，这里新建的是一个控制台程序，选择“Win32 Console Application”，选择工程存放的路径，然后输入工程名“proj3_1”，然后点击按钮“OK”。出现的界面如图3-5所示。在图3-
10、5的界面下选择创建工程的模板，选择空模板“An empty project”，点击按钮“Finish”，出现工程总结窗口，如图3-6所示。,编程工具的使用,案例名称：编程工具的使用 程序名称：proj3_1.cpp#include void main() cout “Hello C+“endl; ,编程工具的使用,程序proj3_1.cpp代码包括三行第一行：“#include ”意思是引入C+的基本输入输出函数库，在C语言中引入的是“stdio.h”库。在iostream.h文件中定义了cout的功能是输出，endl的功能是回车换行。第二行：“void main()”，main()函数是C/
11、C+的主函数，void表示该函数没有返回值。第四行：“cout “Hello C+“endl;”，“cout”功能是向屏幕输出。,C语言发展的四个阶段,C语言经过不断的发展，在编程体系中可以将其分成四个阶段。 1、面向过程的C语言。 2、面向对象的C+语言。 3、SDK编程。 4、MFC编程（Microsoft Foundation Class：微软基类库）。,面向过程的C语言,C语言功能非常强大，Linux/Unix操作系统就是用C语言写的， C语言直接调用操作系统提供的API函数可以编写非常前大的程序。C和C+的最主要区别是：C语言中没有类的概念，C+在C的语法基础上引入了类（Class）
12、，所以C+和C的语法是基本相同的。面向过程编程，最基本的程序用C语言编写如proj3_2.cpp所示。案例名称：使用C语言编程 程序名称：proj3_2.cpp#include main() printf(“Hello DOSn“); ,案例3-1 读取命令行参数,main函数是程序的主函数，程序执行的时候先从main函数开始。该函数可以带参数，第一个参数是int型的，第二个参数是字符指针，具体使用方法如proj3_3.cpp所示。案例名称：读取命令行参数 程序名称：proj3_3.cpp#include int main(int argc, char *argv ) int i;for (i
13、 = 1; i argc; i+)printf(“%sn“, argvi);return 0; ,面向对象的C+语言,面向对象程序设计语言可以将一些变量和函数封装到类（Class）中，当变量被类封装后，称之为属性或者数据成员，当函数被类封装后，称之为方法或者成员函数。 定义好的一个类，然后定义一个类的实例，这个实例就叫做对象，在C+中可以用类定义对象，使用方法如程序proj3_4.cpp所示。,在C+中使用类,案例名称：在C+中使用类 程序名称：proj3_4.cpp#include class person public:int heart;char *name;int run() /定义成
14、员函数run()heart=heart+20;return heart; ;void main() int iRunStop;person ZhangSan;ZhangSan.name = “张三“;ZhangSan.heart = 72;cout“姓名:“ZhangSan.name endl;cout“跑步前心跳“ZhangSan.heartendl;/run()为对象的方法iRunStop = ZhangSan.run(); cout“跑步后心跳“iRunStopendl; ,SDK编程,C库提供了许多函数，可以直接拿来使用。比如利用C库提供的DeleteFile函数来删除一个文件，如程序
15、proj3_6.cpp所示。案例名称：调用C库函数 程序名称：proj3_6.cpp#include #include int main() DeleteFile(“C:test.txt“);printf(“删除成功n“);return 0; ,编写窗口应用程序,案例名称：编写对话框 程序名称：proj3_7.cpp#include int WINAPI WinMain (HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,PSTR szCmdLine, int iCmdShow) MessageBox (NULL, TEXT (“Hello, Windo
16、ws!“), TEXT (“HelloMsg“), MB_OK) ;return 0 ; ,编写窗口应用程序,参数一：hInstance 是当前实例的句柄。句柄是windows编程极其重要的概念。它是一个整数，用于标识程序、窗口和资源等。在这里hInstance表示应用程序本身。参数二：hPrevInstance总是为NULL，在Windows早期版本中，当多次同时运行同一个程序时，系统会创建该程序的多个“实例”，同一程序的所有实例共享代码和内存。程序需要检查hPrevInstance来判断自身的其他实例是否正在运行，以便从已经存在的实例中获取数据。在32位版本中，统一程序运行方式改变了，不在
17、需要了！参数三：lpCmdLine是运行程序的命令行。用户可以单击”开始”菜单中的”运行“选项，然后输入命令来运行一个程序，并且可以指定运行程序所需的参数，这里的命令由lpCmdLine传入。参数四：nCmdShow用于指定程序窗口最初的显示模式，可以正常显示，也可以在初始化就最大化或者最小化。,利用SDK函数创建窗口,#include WNDCLASS wc; HWND h_wnd; MSG msg; /* 消息处理函数wndProc的声明*/ long WINAPI WindowProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM); /* winMain 函数的声明*/ int PA
18、SCAL WinMain(HINSTANCE h_CurInstance,HINSTANCE h_PrevInstance,LPSTR p_CmdLine,int m_Show) /*初始化wndclass结构变量*/wc.lpfnWndProc =WindowProc;wc.hInstance =h_CurInstance;wc.hbrBackground =(HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);wc.lpszClassName =“TheMainClass“;/* 注册WndClass结构变量*/RegisterClass( ,MFC编程,SDK的功能非常
19、强大，需要记很多的函数，当面向对象编程成为主流的时候，微软将SDK的函数分类进行封装，这样就诞生了MFC（Microsoft Foundation Class）。 MFC程序的最基本的程序骨架如proj3_9.cpp所示。,MFC编程,#include class sample:public CFrameWnd public:sample() /构造函数Create(NULL,“My Window“);MessageBox(“My Window“,“CFrame constructor“); ; class App:public CWinApp public:BOOL InitInstance
20、();BOOL ExitInstance(); ;/InitInstance函数的定义/ BOOL App :InitInstance() MessageBox(0,“My Window“,“InitInstance“, MB_OK|MB_ICONASTERISK);sample *obj;obj=new sample;m_pMainWnd=obj;obj-ShowWindow(SW_SHOWMAXIMIZED);return TRUE; /ExitInstance函数定义 BOOL App:ExitInstance() MessageBox(0,“My Window“,“ExitInstan
21、ce“, MB_OK|MB_ICONHAND); return TRUE; /创建应用程序对象 App appobject;,网络安全编程,网络安全基础编程技术主要包括6个方面： Socket编程 注册表编程 文件系统编程 定时器编程 驻留程序编程 多线程编程。,Socket编程,谈网络安全编程离开网络编程就会大失其味，凡是基于网络应用的程序都离不开Socket。 Socket的意思是套接字，是计算机与计算机之间通信的接口。 使用Winsock提供的API函数是最基本的网络编程技术，程序proj3_11.cpp利用Socket获得本机的IP地址和机器名。,Socket编程,案例名称：使用Soc
22、ket得到IP地址 程序名称：proj3_11.cpp#include #include void CheckIP(void) /CheckIP函数，用于获取本机IP地址 WORD wVersionRequested;/WORD类型变量，用于存放Winsock版本的值WSADATA wsaData;char name255;/用于存放主机名PHOSTENT hostinfo;wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 );/调用MAKEWORD()函数获得Winsock的版本，用于加载Winsock库if ( WSAStartup( wVersionRequested
23、, ,注册表编程,注册表在计算机中由键名和键值组成，注册表中存储了Window操作系统的所有配置。黑客90%以上对Windows的攻击手段都离不开读写注册表。 在运行窗口中输入“regedit”命令可以进入注册表，注册表的界面如图3-37所示。,注册表编程,注册表的句柄可以由调用RegOpenKeyEx()和RegCreateKeyEx()函数得到的，通过函数RegQueryValueEx()可以查询注册表某一项的值通过函数RegSetValueEx()可以设置注册表某一项的值。RegCreateKeyEx()函数和RegSetValueEx()函数的使用方法如程序proj3_12.cpp所示
24、。,操作注册表,#include #include main() HKEY hKey1; DWORD dwDisposition; LONG lRetCode; /创建lRetCode = RegCreateKeyEx ( HKEY_LOCAL_MACHINE, “SOFTWAREMicrosoftWindows NTCurrentVersionIniFileMappingWebSecurity“, 0, NULL, REG_OPTION_NON_VOLATILE, KEY_WRITE, NULL, ,判断是否中了“冰河”,中了“冰河”的计算机注册表都将被修改了，修改了扩展名为txt的文件的打
25、开方式，在注册表中txt文件的打开方式定义在HKEY_CLASSES_ROOT主键下的“txtfileshellopencommand”中，如图3-40所示。,判断是否中了“冰河”,案例名称：判断是否中了“冰河” 程序名称：proj3_13.cpp#include #include main() HKEY hKEY; LPCTSTR data_Set = “txtfileshellopencommand“; long ret0 = (RegOpenKeyEx(HKEY_CLASSES_ROOT,data_Set, 0, KEY_READ, ,案例3-6 更改登录用户名,当用户登录系统以后，注册
26、表中就会自动记下用户名，下次登录时再把登录名显示出来，如图3-42所示。,案例3-6 更改登录用户名,当非法入侵计算机以后，同样会留下非法登录的用户名，所以需要将用户名修改会原来的值。 该用户名记录在注册表的HKEY_LOCAL_MACHINE主键下的SOFTWAREMicrosoftWindows NTCurrentVersionWinlogon子键中，键的名称是：DefaultUserName，如图3-43所示。,更改系统登录用户,案例名称：更改系统登录用户 程序名称：proj3_14.cpp#include #include main() HKEY hKey1; LONG lRetCod
27、e; lRetCode = RegOpenKeyEx ( HKEY_LOCAL_MACHINE, “SOFTWAREMicrosoftWindows NTCurrentVersionWinlogon“, 0, KEY_WRITE, ,文件系统编程,文件系统编程非常的重要，可以在DOS命令行下执行的操作都可以使用程序实现。 在DOS命令行下使用命令“net user Hacker /add”添加一个用户，同样可以在程序中实现，如程序proj3_15.cpp所示。案例名称：添加系统用户 程序名称：proj3_15.cpp#include #include main() char * szCMD =
28、 “net user Hacker /add“;BOOL bSuccess;PROCESS_INFORMATION piProcInfo;STARTUPINFO Info;Info.cb=sizeof(STARTUPINFO);Info.lpReserved=NULL;Info.lpDesktop=NULL;Info.lpTitle=NULL;Info.cbReserved2=0;Info.lpReserved2=NULL;bSuccess=CreateProcess(NULL,szCMD,NULL,NULL,false,NULL,NULL,NULL, ,文件拷贝和移动,案例名称：文件拷贝和移
29、动 程序名称：proj3_16.cpp#include #include main() CopyFile(“C:File1.txt“,“C:File2.txt“,TRUE);MoveFile(“C:File1.txt“,“C:File3.txt“);return 1; ,系统时间,案例名称：系统时间 程序名称：proj3_17.cpp#include #include main() SYSTEMTIME sysTime;GetLocalTime( ,定时器编程,著名的“CIH病毒”每年定时发作，其中需要利用定时器来控制程序的执行。定时器程序分成两大类， 一类是循环执行 另一类是根据条件只执行一
30、次。在程序中加载定时器，如程序proj3_18所示。,定时器编程,案例名称：定时器编程 程序名称：proj3_18.cpp#include WNDCLASS wc; HWND h_wnd; MSG msg;/* 消息处理函数wndProc的声明*/ long WINAPI WindowProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM);/* winMain 函数的声明*/ int PASCAL WinMain(HINSTANCE h_CurInstance,HINSTANCE h_PrevInstance,LPSTR p_CmdLine,int m_Show) /*初始化wndclas
31、s结构变量*/wc.lpfnWndProc =WindowProc;wc.hInstance =h_CurInstance;wc.hbrBackground =(HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);wc.lpszClassName =“TheMainClass“;/* 注册WndClass结构变量*/RegisterClass( #define ID_TIMER 1,定时器编程,/* 定义消息处理函数*/ long WINAPI WindowProc(HWND h_wnd,UINT WinMsg,WPARAM w_param,LPARAM l_param) s
32、tatic BOOL fFlipFlop = FALSE ;HBRUSH hBrush ;HDC hdc ;PAINTSTRUCT ps ;RECT rc ;switch (WinMsg)case WM_CREATE:SetTimer (h_wnd, ID_TIMER, 1000, NULL) ;return 0 ;case WM_TIMER :MessageBeep (-1) ; fFlipFlop = !fFlipFlop ;InvalidateRect (h_wnd, NULL, FALSE) ;return 0 ;case WM_PAINT :hdc = BeginPaint (h_w
33、nd, ,驻留程序编程,案例名称：内存驻留程序的编写 程序名称：proj3_19.cpp#include WNDCLASS wc; HWND h_wnd; MSG msg;/* 消息处理函数wndProc的声明*/ long WINAPI WindowProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM);/* winMain 函数的声明*/ int PASCAL WinMain(HINSTANCE h_CurInstance,HINSTANCE h_PrevInstance,LPSTR p_CmdLine,int m_Show) /*初始化wndclass结构变量*/wc.lpfnWnd
34、Proc =WindowProc;wc.hInstance =h_CurInstance;wc.hbrBackground =(HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);wc.lpszClassName =“TheMainClass“;/* 注册WndClass结构变量*/RegisterClass( ,驻留程序编程,#define ID_TIMER 1/* 定义消息处理函数*/ long WINAPI WindowProc(HWND h_wnd,UINT WinMsg,WPARAM w_param,LPARAM l_param) static BOOL fFlip
35、Flop = FALSE ;HBRUSH hBrush ;HDC hdc ;PAINTSTRUCT ps ;RECT rc ;switch (WinMsg)case WM_CREATE:SetTimer (h_wnd, ID_TIMER, 1000, NULL) ;return 0 ;case WM_TIMER :MessageBeep (-1) ; fFlipFlop = !fFlipFlop ;InvalidateRect (h_wnd, NULL, FALSE) ;return 0 ;case WM_PAINT :hdc = BeginPaint (h_wnd, ,案例3-7 “冰河”原
36、型,第一种方法实现起来比较简单，注册表的自启动项的键值在“HKEY_LOCAL_MACHINE”主键下的“SOFTWAREMicrosoftWindowsCurrentVersion Run”子键中，如图3-51所示。,多线程编程,用多线程技术编程有两大优点：1、提高CPU的利用率。由于多线程并发运行，用户在做一件事情的时候还可以做另外一件事。特别是在多个CPU的情况下，更可以充分地利用硬件资源的优势，将一个大任务分成几个任务，由不同的CPU来合作完成。2、采用多线程技术，可以设置每个线程的优先级，调整工作的进度。在实际开发过程中，一定要有一个主进程，其他线程可以共享该进程也可以独立运行，每个
37、线程占用CPU的时间有限制，可以设置运行优先级别。,独立线程程序的编写,案例名称：独立线程程序的编写 程序名称：proj3_21.cpp#include #include #include int addem(int); int main(int argc, char *argv) _beginthread(void (*)(void *)addem, 0, (void *)10);_beginthread(void (*)(void *)addem, 0, (void *)11);addem(12);return 0; int addem(int count) int i;long sum;
38、sum = 0;for (i=0; i=count; +i) printf(“The value of %d is %dn“, count, i);sum += i;printf(“The sum is %dn“, sum);return 0; ,多个线程共享参数,案例名称：多个线程共享参数 程序名称：proj3_22.cpp#include #include #include int addem(int); int x; /全局变量int main(int argc, char *argv) x=0;_beginthread(void (*)(void *)addem, 0, (void *
39、)1);_beginthread(void (*)(void *)addem, 0, (void *)2);addem(3);return 0; int addem(int index) while (x = 50)x = x+1;printf(“%d: %dn“, index, x);return 0; ,本章总结,本章需要重点掌握Windows操作系统的内部机制，理解C语言四个阶段编程的特点。 重点掌握网络安全编程领域的Socket编程、注册表编程、驻留程序的编程和多线程编程。,本章习题,【1】、简述Windows操作系统的内部机制。 【2】、简述学习Windows下编程的注意点。 【3】、比较C语言四个发展阶段编程的特点。 【4】、用程序说明MFC的事件处理机制。 【5】、编写程序实现功能：清除“冰河”程序和文本文件的关联。（上机完成） 【6】、编写程序实现功能：在每天夜里十二点，自动删除C盘下的File4.txt文件。（上机完成） 【7】、编写程序实现功能：当登录系统以后，自动执行一个程序，该程序将系统登录名改成Administrator。（上机完成） 【8】、编写程序实现功能：当用户用鼠标双击一个文本文件的时候，自动删除该文件。（上机完成）,
