Древний костыль на старом костыле

Начну без обиняков, как-то раз меня постигло откровение (ну не сильно мощное скажу по-честному) и возникла идея напечатать программу которая передает изображение с клиента на сервер. Достаточно просто да? Ну для программиста со стажем так и будет. Условия просты — не использовать сторонние библиотеки. В принципе немного сложнее, но если учесть что придется разбираться и искать примеры, ну такое себе занятие. Я решил, что эта задача мне по плечу. Плюс желательно чтобы было кода столько, чтобы его можно было запостить на форуме, в случае если понадобится помощь. В первую очередь мой взгляд пал на FTP, к слову ОС в которой разрабатывается Windows. Плюс FTP в том, что можно через него передать не только изображение, а любой файл. Скачав Filezilla Server, расшарив одну директорию на чтение/запись и создав юзера с паролем, попробовал подключится Filezilla Client все работало. Создал простенький пример кода на С/С++:

#include <iostream>
void main()
{
	FILE* fs;
	fopen_s(&fs, "1.txt", "w");
	if (fs)
	{
    fwrite("userrnpasswordrnsend D:\share\1.txtrnbye", 1, sizeof("userrnpasswordrnsend D:\share\1.txtrnbye"), fs);
    fwrite(" 00", 1, sizeof(" 00"), fs);
    fclose(fs);
	}
	system("ftp -s:1.txt 127.0.0.1");
}

Если мне не изменяет память, то на локалхосте все работало, а при передаче по сети возникала ошибка в строчке с send. Что здесь удобно а)коротко б)не нужно устанавливать клиент, а использовать уже встроенную тулзу для ftp от майкрософта. Хотя по-мойму ее надо активировать через программы и компоненты. Если вы разберетесь в чем проблема данного метода и напишите в комментарии, будет отлично.

Не найдя ответа на куче форумов, я оставил данный код и решил использовать интерфейс для сетей сокеты. У меня уже был опыт передачи массива char’ов для другой программы. Кстати можете почитать у Таненбаума, Компьютерные сети, в главе про транспортный уровень. Там есть пример клиента и сервера, правда не для соединения «много клиентов — один сервер», а только «один клиент — один сервер». Поскольку передача идет через Интернет, то нужно зашифровать хоть как-то данные. Для этого используется блочный шифр — сеть Фейстеля. Плюсом на сервере надо сделать несколько(больше одного клиента) клиентов. Для этого воспользуемся Thread’ами, изображение для передачи будет брать скриншот экрана с клиента шифроваться и передаваться на сервер, на котором будет расшифровано и сразу же выведено на экран через дефолтную программу для открытия *.tga изображения.

Код сервера:

#include <iostream>
#include <WinSock.h>
#pragma comment (lib,"WS2_32.lib")

#include <fstream>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <iterator>
#include <vector>
void error(const char* msg)
{
    //perror(msg);
    std::cout<<'n'<<WSAGetLastError();
    WSACleanup();
    std::cin.ignore();
    exit(1);
}
void bzero(char*buf, int l)
{
    for (int i = 0; i < l; i++)
        buf[i] = ' ';
}
struct arg_s
{
    unsigned char* buffer2;
    bool exit;
};
char** buffer;
struct arg_sa
{
    struct arg_s* lalk;
    int current;
};
#define type struct arg_sa
int sockfd, * newsockfd;//слушающий и массив клиентских сокетов
int buflen2 = 10292000;//максимальный размер изображения в байтах для RGBA*Width*Height
struct sockaddr_in *cli_addr;
int* clilen;
int currentclient,cc;//сс-клиент по счету(для записи инкремента имени файла клиента изображения)

typedef unsigned long long uint64_t;
typedef unsigned int uint32_t;
#define N 8//размер блока
#define F32 0xFFFFFFFF
uint32_t RK[N];//раундовые ключи
#define size64 sizeof(uint64_t)
#define ROR(x,n,xsize)((x>>n)|(x<<(xsize-n)))
#define ROL(x,n,xsize)((x<<n)|(x>>(xsize-n)))
#define RKEY(r)((ROR(K,r*3,size64*8))&F32)
const uint64_t K = 0x96EA704CFB1CF671;//ключ шифрования
struct hostent* server;
uint32_t F(uint32_t subblk, uint32_t key)
{
    return subblk + key;//функция шифрования
}
void createRoundKeys()
{
    for (int i = 0; i < N; i++)
        RK[i] = (ROR(K, i * 8, size64 * 8)) & F32;
}
uint64_t decrypt(uint64_t c_block)//расшифровка блоков сетью фейстеля
{
    //select subblocks
    uint32_t left = (c_block >> 32) & F32;
    uint32_t right = c_block & F32;
    uint32_t left_, right_;//subblock in the end of round
    for (int r = N - 1; r >= 0; r--)
    {
        uint32_t fk = F(left, RK[r]);
        left_ = left;
        right_ = right ^ fk;
        if (r > 0)//swap places to next round
        {
            left = right_;
            right = left_;
        }
        else //last round not swap
        {
            left = left_;
            right = right_;
        }
    }
    //collect subblock in block
    uint64_t block = left;
    block = (block << 32) | (right & F32);
    return block;
}
void session_(LPVOID args)//функция потока ля каждого клиента
{
    int current = currentclient++;
    bzero((char*)&(cli_addr[current]), sizeof(&(cli_addr[current])));
    newsockfd[current] = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&(cli_addr[current]), &(clilen[current]));
    if (newsockfd[current] < 0)
    {
        error("Error on acceptn");
    }
    char* s = new char[100];
    int n = recv(newsockfd[current], s, 100, 0);
    int buflen2 = atoi(s);//получаем число байтов изображения
    FILE* f;
    std::string name = "Screen";
    cc++;
    _itoa_s(cc, s, 100, 10);
    name += s;
    name += ".tga";
    fopen_s(&f,name.c_str(), "wb");//создаем файл изображения с увеличиваещимся на 1 именем, чтобы не перезаписать
    if (f != NULL)
    {
        unsigned char tgaHeader[12] = { 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
        unsigned char header[6];
        n = recv(newsockfd[current], buffer[current], sizeof(tgaHeader), 0);
        fwrite((unsigned char*)buffer[current], 1, sizeof(tgaHeader), f);
        bzero(buffer[current], buflen2);
        n = recv(newsockfd[current], buffer[current],sizeof(header), 0);
        fwrite((unsigned char*)buffer[current], 1, sizeof(header), f);//записали хидеры
        bzero(buffer[current], buflen2);
        n = recv(newsockfd[current], buffer[current], buflen2, 0);//получили байты самого изображения
        //
        //расшифровка байтов
        createRoundKeys();
        unsigned long long id;
        std::vector<uint64_t>* plaintext = new std::vector<uint64_t>();
        int i = 0;
        while (i<buflen2)
        {
            memcpy(&id, (buffer[current]) + i, N);
            plaintext->push_back(decrypt(id));
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl;
        i = 0;
        char str_[N + 1];
        memset(str_, 0, N);
        str_[N] = ' ';
        for (std::vector<uint64_t>::iterator it = plaintext->begin(); it != plaintext->end(); ++it)
        {
            memcpy(str_, &*it, N);
            fwrite((unsigned char*)str_, sizeof(unsigned char), N/*strlen(str_)*/, f);
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl;
        //конец рашифровки байтов
        //fwrite((unsigned char*)buffer[current], sizeof(char), buflen2, f);
        fclose(f);
    }
    system(name.c_str());//открываем изображение *.tga встроенным редактором
}
int main()
{
    cc = 0;
    WSADATA ws = { 0 };
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &ws) == 0)
    {
        currentclient = 0;
        int maxclients = 2;//максимальное число клиентов
        cli_addr = new struct sockaddr_in[maxclients];
        clilen = new int[maxclients];
        buffer = new char* [maxclients];
        for (int i = 0; i < maxclients; i++)
        {
            clilen[i] = sizeof(cli_addr[i]);
        }
        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//tcp сокет
        if (sockfd < 0)
            error("ERROR opening socket");
        struct sockaddr_in serv_addr;
        bzero((char*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
        serv_addr.sin_family = AF_INET;
        serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
        int port = 30000;//порт
        serv_addr.sin_port = htons(port);
        if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)
            error("ERROR on binding");
        if (listen(sockfd, 10) < 0)
            error("ERROR listen");
        HANDLE* thread;//массив потоков для каждого клиента отдельный
        struct arg_sa* args;
        while (true)
        {
            newsockfd = new int[maxclients];
            thread = (HANDLE*)malloc(sizeof(HANDLE) * maxclients);
            args = new struct arg_sa[maxclients];
            for (int i = 0; i < maxclients; i++)
            {
                args[i].lalk = new struct arg_s();
                buffer[i] = new char[buflen2];
            }
            int i = -1;
            while (++i < maxclients)
            {
                Sleep(1);
                args[i].current = i;
                args[i].lalk->exit = false;
                thread[i] = CreateThread(0, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(session_), args, 0, 0);
            }
                for (int i = 0; i < maxclients; i++)
                    WaitForSingleObject(thread[i], INFINITE);//ждем завершения всех потоков
            i = -1;
            while (++i < maxclients)
            {
                shutdown(newsockfd[i], 0);
                TerminateThread(thread[i], 0);
            }
            //delete[] newsockfd;
            //free(thread);
            currentclient = 0;
            for (int i = 0; i < maxclients; i++)
            {
                //delete args[i].lalk;
                //delete[] args[i].lalk->buffer;
            }
            //delete[] args;
        }
        shutdown(sockfd, 0);
        WSACleanup();
        return 0;
    }
    std::cin.ignore();
}

Вкратце в вечном цикле создаются потоки для каждого клиента и ждут accept пока клиенты подключится. После чего WaitForSingleObject ждет пока они все передадут. У каждого клиента свой сокет и свой буфер передачи. То есть на сервере M+1 сокет, где M количество клиентов. После завершения всех передач, всё повторяется.

Теперь рассмотрим клиент:

#include <iostream>
#include <WinSock.h>
#include <vector>
#pragma comment (lib,"WS2_32.lib")
void error(const char* msg)
{
    //perror(msg);
    std::cout << 'n' << WSAGetLastError();
    WSACleanup();
    std::cin.ignore();
    exit(1);
}
void bzero(char* buf, int l)
{
    for (int i = 0; i < l; i++)
        buf[i] = ' ';
}
typedef unsigned long long uint64_t;
typedef unsigned int uint32_t;
#define N 8
#define F32 0xFFFFFFFF
uint32_t RK[N];//раундовые ключи
#define size64 sizeof(uint64_t)
#define ROR(x,n,xsize)((x>>n)|(x<<(xsize-n)))
#define ROL(x,n,xsize)((x<<n)|(x>>(xsize-n)))
#define RKEY(r)((ROR(K,r*3,size64*8))&F32)
const uint64_t K = 0x96EA704CFB1CF671;//ключ шифрования
void createRoundKeys()
{
    for (int i = 0; i < N; i++)
        RK[i] = (ROR(K, i * 8, size64 * 8)) & F32;
}
uint32_t F(uint32_t subblk, uint32_t key)
{
    return subblk + key;//функция шифрования
}
uint64_t encrypt(uint64_t block)//зашифровка блоков сетью Фейстеля
{
    //select subblocks
    uint32_t left = (block >> 32) & F32;
    uint32_t right = block & F32;
    uint32_t left_, right_;//subblock in the end of round
    for (int r = 0; r < N; r++)
    {
        uint32_t fk = F(left, RK[r]);
        left_ = left;
        right_ = right ^ fk;
        if (r < N - 1)//swap places to next round
        {
            left = right_;
            right = left_;
        }
        else//last round not swap
        {
            left = left_;
            right = right_;
        }
    }
    //collect subblock in block
    uint64_t c_block = left;
    c_block = (c_block << 32) | (right & F32);
    return c_block;
}
int main()
{
    keybd_event(VK_LWIN, 0, 0, 0);
    keybd_event('M', 0, 0, 0);
    keybd_event('M', 0, KEYEVENTF_KEYUP, 0);
    keybd_event(VK_LWIN, 0, KEYEVENTF_KEYUP, 0);//эти строки сворачивают все приложения
    Sleep(1000);//чтобы сделать скриншот рабочего стола
    WSADATA ws = { 0 };
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &ws) == 0)
    {
        int sockfd;
        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
        bzero((char*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
        bzero((char*)&cli_addr, sizeof(cli_addr));
        serv_addr.sin_family = AF_INET;

        const char* add = "127.0.0.1";//адрес сервера
        serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(add);
        int port = 30000;//порт
        serv_addr.sin_port = htons(port);
        int servlen = sizeof(serv_addr);
        int n = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, servlen);
        
        //ниже код делает скриншот
        HDC ScreenDC = GetDC(0);
        HDC MemoryDC = CreateCompatibleDC(ScreenDC);
        int ScreenHeight = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN);
        int ScreenWidth = GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN);
        ScreenWidth = ((ScreenWidth - 1) / 4 + 1) * 4;
        BITMAPINFO BMI;
        BMI.bmiHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);
        BMI.bmiHeader.biWidth = ScreenWidth;
        BMI.bmiHeader.biHeight = ScreenHeight;
        BMI.bmiHeader.biSizeImage = ScreenWidth * ScreenHeight * 3;
        BMI.bmiHeader.biCompression = BI_RGB;
        BMI.bmiHeader.biBitCount = 24;
        BMI.bmiHeader.biPlanes = 1;
        DWORD ScreenshotSize;
        ScreenshotSize = BMI.bmiHeader.biSizeImage;
        unsigned char* ImageBuffer;
        HBITMAP hBitmap = CreateDIBSection(ScreenDC, &BMI, DIB_RGB_COLORS, (void**)&ImageBuffer, 0, 0);
        SelectObject(MemoryDC, hBitmap);
        BitBlt(MemoryDC, 0, 0, ScreenWidth, ScreenHeight, ScreenDC, 0, 0, SRCCOPY);
        DeleteDC(MemoryDC);
        ReleaseDC(NULL, ScreenDC);
        FILE* sFile = 0;
        unsigned char tgaHeader[12] = { 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
        unsigned char header[6];
        unsigned char tempColors = 0;
        fopen_s(&sFile, "S.tga", "wb");
        if (!sFile) {
            exit(1);
        }
        header[0] = ScreenWidth % 256;
        header[1] = ScreenWidth / 256;
        header[2] = ScreenHeight % 256;
        header[3] = ScreenHeight / 256;
        header[4] = BMI.bmiHeader.biBitCount;
        header[5] = 0;
        fwrite(tgaHeader, 1, sizeof(tgaHeader), sFile);
        fwrite(header, sizeof(header), 1, sFile);
        //конец записали изображение в файл
        
        //шифруем блоками полезную нагрузку изображения кроме хидеров
        createRoundKeys();
        std::vector<uint64_t>* msg = new std::vector<uint64_t>(),*crpt = new std::vector<uint64_t>();
        unsigned long long id;
        int i = 0;
        while (i < BMI.bmiHeader.biSizeImage)
        {
            memcpy(&id, (ImageBuffer + i), N);
            msg->push_back(id);
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl; 
        uint64_t cipher;
        i = 0;
        char str_[N + 1];
        memset(str_, 0, N);
        str_[N] = ' ';
        for (std::vector<uint64_t>::iterator it = msg->begin(); it != msg->end(); ++it)
        {
            cipher = encrypt(*it);
            memcpy(str_, &cipher, N);
            fwrite((unsigned char*)str_, sizeof(unsigned char), N, sFile);
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl;
        //
        //fwrite(ImageBuffer, BMI.bmiHeader.biSizeImage, 1, sFile);
        std::cout << BMI.bmiHeader.biSizeImage << std::endl;
        fclose(sFile);
        DeleteObject(hBitmap);
        FILE* f;
        fopen_s(&f, "S.tga", "rb");
        int count = 0;
        if (f != NULL)
        {
            while (getc(f) != EOF)
                count++;//считаем байты изображения в счетчик чтобы потом передать
            fclose(f);
        }
        count -= 18;
        std::cout << count<< std::endl;
        char* s = new char[100];
        _itoa_s(count, s, 100, 10);
        n = send(sockfd, s, 100, 0);//передаем счетчик
        char* buffer = new char[count];
        fopen_s(&f, "S.tga", "rb");
        size_t bytes;
        if (f != NULL)
        {
            memcpy(buffer, tgaHeader, sizeof(tgaHeader));
            n = send(sockfd, buffer, sizeof(tgaHeader), 0);
            bzero(buffer, count);
            memcpy(buffer, header, sizeof(header));
            n = send(sockfd, buffer, sizeof(header), 0);
            bzero(buffer, count);//передаем хидеры
            for(int i=0;i<18;i++)
                fgetc(f);
            bzero(buffer, count);
            bytes = fread(buffer, sizeof(unsigned char), count, f);
            n = send(sockfd,buffer, count, 0);//передаем шифрованные байты изображения
            fclose(f);
        }
        Sleep(1000);
        shutdown(sockfd, 0);
        WSACleanup();
        //system("del S.tga");
        delete[] buffer,s;
        return 0;
    }
    //std::cin.ignore();
}

Вот результат работы клиента файл скриншота S.tga, зашифрованный

Видно, что это рабочий стол

А вот результат который был передан на сервер и расшифрован Screen.tga

Как видите обычная сеть Фейстеля не подходит для шифрования, но можно воспользоваться CBC и CFB методами, возможно будет лучше зашифровано, если честно не проверял.

Спасибо за внимание!

Источник: habr.com

ProHoster Консультант, Технический специалист

A technical specialist at ProHoster with over six years of experience in server administration, VPN solutions, and network security. I manage infrastructure setup and support, monitor service stability, and implement solutions to protect client data. I also contribute to performance optimization and compliance with modern security and privacy requirements.

См. полную биографию

VPN VPS Shared Hosting SSL