Oude kruk op een oude kruk

Ik begin meteen met de deur in huis te vallen: ik had op een dag een ingeving (nou ja, niet echt een krachtige, om eerlijk te zijn) en kwam op het idee om een ​​programma te schrijven dat een afbeelding van een client naar een server overzet. Simpel genoeg, toch? Nou, voor een ervaren programmeur zou dat zo zijn. De eisen zijn eenvoudig: geen externe bibliotheken gebruiken. In principe is het iets ingewikkelder, maar als je bedenkt dat je het zelf moet uitzoeken en voorbeelden moet opzoeken, is het geen onoverkomelijke taak. Ik besloot dat ik de uitdaging wel aankon. Bovendien zou het fijn zijn om genoeg code te hebben om op het forum te plaatsen als ik hulp nodig had. Mijn eerste gedachte ging uit naar FTP, wat trouwens het besturingssysteem is waarop ik ontwikkel. WindowsHet voordeel van FTP is dat je niet alleen afbeeldingen, maar elk bestand kunt overdragen. Nadat ik Filezilla Server had gedownload, een map had gedeeld voor lees- en schrijftoegang en een gebruiker met een wachtwoord had aangemaakt, probeerde ik verbinding te maken met Filezilla Client, en alles werkte. Ik heb een eenvoudig codevoorbeeld in C/C++ gemaakt:

#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");
}

Als ik me goed herinner, werkte alles op de localhost en bij het verzenden via het netwerk deed zich een fout voor in de regel met verzenden. Wat hier handig is a) kort b) je hoeft geen client te installeren, maar gebruikt de reeds ingebouwde tool voor ftp van Microsoft. Hoewel het naar mijn mening moet worden geactiveerd via programma's en componenten. Als je erachter komt wat het probleem van deze methode is en in de comments schrijft, zal het geweldig zijn.

Omdat ik op diverse forums geen antwoord kon vinden, heb ik deze code laten vallen en besloten een socket-netwerkinterface te gebruiken. Ik had al ervaring met het overdragen van een char-array naar een ander programma. Overigens kun je het hoofdstuk over de transportlaag in Tanenbaums "Computer Networks" lezen. Daar staat een voorbeeld van een client en een server, maar niet voor een verbinding tussen "meerdere clients en één server", alleen voor "één client en één server". Omdat de transmissie via internet verloopt, moeten de gegevens op de een of andere manier worden versleuteld. Hiervoor wordt een blokcijfer gebruikt, een Feistel-netwerk. Een pluspunt voor server We moeten meerdere clients aanmaken (meer dan één). Hiervoor gebruiken we threads. De afbeelding die wordt overgedragen, is een screenshot van de client, versleuteld en verzonden naar de server, waar deze wordt ontsleuteld en direct wordt weergegeven met behulp van het standaardprogramma voor het openen van *.tga-bestanden.

Servercode:

#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();
}

Kort gezegd, in een oneindige lus worden threads aangemaakt voor elke client en wachten ze tot de clients verbinding maken. Vervolgens wacht WaitForSingleObject tot ze alles hebben verzonden. Elke client heeft zijn eigen socket en zijn eigen verzendbuffer. Dat wil zeggen, server M+1 socket, waarbij M het aantal clients is. Nadat alle overdrachten zijn voltooid, herhaalt alles zich.

Beschouw nu de klant:

#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();
}

Hier is het resultaat van het werk van de klant, het S.tga-screenshotbestand, versleuteld

Het lijkt erop dat het een bureaublad is.

En hier is het resultaat dat naar de server is overgebracht en door Screen.tga is gedecodeerd

Zoals je kunt zien, is het gebruikelijke Feistel-netwerk niet geschikt voor codering, maar je kunt de CBC- en CFB-methoden gebruiken, het zal waarschijnlijk beter worden gecodeerd, om eerlijk te zijn, ik heb het niet gecontroleerd.

Dank je wel!

Bron: www.habr.com