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基于SPI的协议加固透明传输工具

基于SPI的协议加固透明传输工具

作者:美高梅官方网站    来源:未知    发布时间:2019-11-30 01:17    浏览量:

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)

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。

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

2.传输模型

  基于SPI的文件加密传输系统的工作模型如图2所示。在发送方,用户层通信程序发送的网络封包被自定义的SPI程序所截获,SPI程序将数据包的IP地址、端口等信息提取出来,经过规则判断函数判断之后,如果需要加密,则调用加密函数完成加密工作,并在封包中设置加密标志。数据接收方在Windows核心层将接收的网络封包上传给用户层接收程序之前,自定义的SPI程序又将此数据封包截获,规则判断函数首先检查网络封包中的加密标志,若数据包是加密的数据包,则调用解密函数进行解密,最终将解密后的数据包向上传送给用户层的接收程序。

图片 3

图2 基于SPI的网络数据加密传输模型

第二层,数据链路层
这一层是和包结构和字段打交道的和事佬。一方面接收来自网络层(第三层)的数据帧并为物理层封装这些帧;另一方面数据链路层把来自物理层的原始数据比特封装到网络层的帧中。起着重要的中介作用。
数据链路层由IEEE802规划改进为包含两个子层:介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)。
智能集线器、网桥和网络接口卡(NIC)等就驻扎在这一层。但是网络接口卡它同样具有物理层的一些编码功能等。

图片 4

三.功能介绍

第三层,网络层
这一层干的事就比较多了。它工作对象,概括的说就是:电路、数据包和信息交换。
网络层确定把数据包传送到其目的地的路径。就是把逻辑网络地址转换为物理地址。如果数据包太大不能通过路径中的一条链路送到目的地,那么网络层的任务就是把这些包分成较小的包。
这些光荣的任务就派给了路由器、网桥路由器和网关。
以后几层属于较高层,通常驻留在跨网络相互通信的计算机中,而不象以上几层可以独自为阵。设备中只有网关可跨越所有各层。

此文来源于以下两大侠的博文,在下也是刚接触没多久,TCP不属于iso制定的协议集或者TCP与iso制定的协议集关系还不是很清楚,后续学习后修正。

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