Обзор протоколов работы

ICQ

Курсовая работа

Автор: Азаров Роман, НП-303
ICQ UIN: 24144078
Научный руководитель: Гостев И.М.

• Введение
• Спецификация ICQ протокола
  • Версия 1
  • Версия 2
    Коммуникации между сервером и клиентом
    •    Сообщения от клиента серверу
    •    Сообщения от сервера клиенту
    Коммуникации между двумя клиентами
  • Версии 3 и 4
  • Версия 5
• Заключение
• Список сокращений
• Литература и ресурсы

ICQ - коммуникационная программа для передачи сообщений посредством сети интернет. В основе её работы положен метод сохранения всех сообщений, посылаемых пользователями, на сервере до тех пор, пока адресат не подключится к интернет. Название ICQ созвучно английскому "I seek you" - "Я тебя ищу". Эта программа была создана в 1999 году малоизвестной израильской фирмой Mirabilis. И на данный момент число ее пользователей исчисляется несколькими десятками миллионов. Популярность программе принесло удобство использования и бесплатность предоставляемых услуг.

• передавать сообщения напрямую между двумя программами ICQ
• передавать такие сообщения через сервер компании Mirabilis, если по какой-то причине нельзя передать напрямую.
• поддерживать chat по протоколу TCP
• передавать файлы по протоколу UDP
• и др.

ICQ часто называют аналогом пейджера в интернете. Для обеспечения мобильности пользователей ICQ присваивает им номера, независимые от их текущего положения в сети (IP-адреса) называемые UIN (Universal Internet Number) . Но при передаче данных (сообщений, файлов и т.д.) программе приходится получать текущий IP-адрес пользователя с другой стороны, т.к. без него прямая передача по TCP/IP невозможна. Для преобразования пользовательских номеров в IP-адреса используются специальные серверы в Internet. Эти серверы специально предназначены для обслуживания пользователей ICQ и поддерживаются Mirabilis.

В момент получения доступа к Internet ICQ соединяется с одним из таких серверов и регистрируется на нем, передавая имя и пароль. Сервер запоминает текущий IP-адрес этого пользователя. Пока пользователь на линии, сервер может обрабатывать запросы других ICQ на преобразование номера пользователя в его текущий IP-адрес. Эти запросы и ответы передаются по протоколу UDP (подобно запросам и ответам DNS). Этот же сервер может служить и источником информации "доступен ли данный пользователь online".

Получив IP-адрес другой стороны, ICQ может соединиться с клиентом ICQ на другой стороне и передавать данные напрямую. Короткие сообщения ICQ может передавать по UDP. Это более быстрый и легковесный протокол чем TCP, так как не ориентирован на соединение, а посылает данные отдельными пакетами. Но UDP ненадежный, поэтому используются подтверждения доставки. ICQ делает до 6 попыток отправить сообщение по UDP. И если ни на одну из них подтверждение не пришло, ICQ выводит вам сообщение, что не пожет передать сообщение напрямую, предлагая передать через сервер Mirabilis (он, в отличие от пользователей, реже бывает недоступен). Когда получатель сообщения очередной раз подключится для регистрации, это сообщение будет ему переправлено.

Если возможно, ICQ пытается установить между переговаривающимися сторонами прямое TCP-соединение. В результате следующие сообщения могут идти по уже установленному TCP-соединению, что более надежно, чем UDP, и достаточно быстро.

Пользователь может создать “список контактов” – список других пользователей ICQ. Когда какой-либо пользователь из этого списка находясь в интернете запускает клиента ICQ и регистрируется на сервере – то уведомление об этом могут получать все в чьих “списках контактов” находится обладатель данного UIN. Каждый пользователь может указать свой “статус” свидетельствующий о желании пользователя принимать какие-либо сообщения. В последних версиях статус может принимать значение “доступен” (Available/Connect), “отлучился” (Away), “только срочные сообщения” (Do not distrub) и другие. Пользователь может свободно менять свой статус, о чем информируется каждый зарегистрированный на сервере клиент, в чьем списке контактов находится сменивший статус пользователь.

За время существования ICQ, используемый ею протокол претерпел множество изменений и имел различные версии, каждая следующая из которых отличалась от предыдущей.

Эта версия устарела. На данный момент она не используется и не поддерживается.

Версия 2 является самой древней версией, которая до сих пор используется Mirabilis-ом.(Например, клиентом Java версии ICQ).

Рассмотрим работу протокола этой версии более подробно. Несмотря на то, что эта версия уже практически не используется, основные принципы работы и используемые структуры остались неизменны.

Соединение с другим клиентом, находящимся в данный момент в Internet (on-line) осуществляется посредством протокола TCP с установкой прямого соединения между переговаривающимися сторонами. Все другие соединения осуществляются с использованием пакетов протокола UDP посылаемых через ICQ сервер. Получение каждого UDP пакета должно быть подтверждено сервером. В случае неполучения клиентом подтверждения от сервера в течении 10 секунд, клиент повторно посылает пакет. После таких 6 неудачных посылок клиент посылает на сервер сообщение B_MESSAGE_ASK, получив которое сервер должен немедленно ответить. Процедура повторяется 2 раза. Если ни на один из посланных пакетов не было получено подтверждение, ICQ клиент предполагает, что пользователь отключился от Internet (off-line).

Перед тем как начать устанавливать какие-либо соединения, клиент должен зарегистрироваться на одном из ICQ- серверов(log-in). Во время процедуры регистрации клиент посылает серверу информацию о себе такую как IP адрес, TCP порт зарезервированный для ICQ, пароль пользователя и список других пользователей ICQ находящихся в “списке контактов” клиента. Клиент должен периодически посылать на сервер сообщение “KEEP_ALIVE” свидетельствующее о том, что клиент все еще подключен к Сети. По умолчанию клиент посылает UDP пакеты на сервер используя порт 4000.

Функции “послать сообщение пользователю неподключенному к Internet (off-line) ”, “получение информации о пользователе”, ”поиск пользователя”, “изменение информации текущего пользователя” реализуются через пакеты протокола UDP, посылаемых на сервер. В поле “DATA” UDP пакета размещается информация о UIN отправителя, код, идентифицирующий запрошенную функцию и необязательные параметры.

Когда пользователь посылает сообщение другому пользователю, который подключен (зарегистрирован на сервере), ICQ клиент пытается установить TCP соединение с этим пользователем, используя аналогичную (за небольшим исключением) структуру поля DATA TCP пакета. После посылки сообщения соединение не разрывается и может быть использовано для посылки следующих сообщений. Соединение закрывается, когда один из пользователей отсоединяется(log-off) или же теряет соединение с сервером.

Как уже было сказано ранее, для осуществления такого рода коммуникаций ICQ использует протокол UDP. Поле данных пакета UDP при посылке от клиента к серверу заполняется следующим образом:

Поле данных пакета UDP при посылке от сервера клиенту заполняется следующим образом:

Поле VERSION присутствует во всех пакетах и является идентификатором того что это пакет ICQ .

Поле SEQ_NUM содержит порядковый номер пакета. Все пакеты должны иметь уникальный порядковый номер за исключением случая перепосылки пакета. Это поле используется для отслеживания потери или дублирования пакетов. Обыкновенно с каждым пакетом SEQ_NUM увеличивается на 1. Сервер и клиент ведут непересекающуюся нумерацию пакетов. Т.е. порядковый номер пакета от сервера никак не связан с порядковыми номерами пакетов от клиента. Сервер начинает отсчет с 00 00. Клиент же начинает отсчет с 01 00. Это поле имеет немного другую интерпретацию в случае команды ACK (см. ниже).

Поле СOMMAND при посылке сообщения от клиента серверу может принимать следующие значения:

Поле СOMMAND при посылке сообщения от сервера клиенту может принимать следующие значения:

Рассмотрим подробнее некоторые команды

ACK (0A 00) Подтверждение.

Параметры: Нет

В отличие от остальных команд, поле SEQNUM содержит порядковый номер сообщения прием которого подтверждается. Прием этого пакета не должен быть подтвержден.

SEND_MESSAGE (0E 01) Послать сообщение через сервер.

Параметры

Сообщение может быть следующих типов:

01 00 – нормальное текстовое сообщение

04 00 – сообщение является Интернет-адресом. В таком случае оно состоит из

описания и самого URL разделенных символом 0xFE

LOGIN (E8 03) Зарегистрироваться на сервере.

В случае успешной регистрации сервер возвращает сообщение LOGIN_REPLY.

CONTACT_LIST (06 04) Информировать сервер о списке контактов пользователя.

Параметры:

Сервер будет посылать извещение о изменении статуса каждого пользователя из списка контактов.

SEARCH_UIN (1A 04) Искать пользователя по UIN

Параметры:

SEARCH_SEQ_NUM должно быть уникальным числом для различения различных запросов поиска.

SEARCH_USER (24 04) Искать пользователя по имени или электронному

адресу

Параметры:

Поля NICK_NAME, FIRST_NAME, LAST_NAME, E_MAIL могут содержать пустую строку, однако по крайней мере одно из этих полей должно быть заполнено.

KEEP_ALIVE (2E 04) Подтверждение того, что клиент все еще на линии.

Параметры: Нет

Эта команда должна посылаться клиентом серверу каждые 120 секунд.

INFO_REQ (60 04) Запрос основной информации о пользователе.

Параметры:

На этот запрос сервер отвечает сообщением INFO_REPLY (см. ниже) используя тот же самый INFO_SEQ_NUM

EXT_INFO_REQ (6A 04) Запрос расширенной информации о пользователе.

Параметры:

На этот запрос сервер отвечает сообщением EXT_INFO_REPLY (см. ниже) используя тот же самый INFO_SEQ_NUM

CHANGE_PASSWORD (9C 04) Сменить пароль пользователя.

Параметры:

STATUS_CHANGE (D8 04) Пользователь сменил свой статус

Параметры:

Возможные значения поля STATUS:

ACK (0A 00) Подтверждение.

Параметры: Нет

В отличие от остальных команд, поле SEQNUM содержит порядковый номер сообщения прием которого подтверждается. Прием этого пакета не должен быть подтвержден.

LOGIN_REPLY (5A 00) Ответ при регистрации на ICQ - сервере.

Параметры:

Поле LOGIN_SEQ_NUM содержит значение одноименного поля соответствующего пакета с запросом на регистрацию (LOGIN).

USER_FOUND (8C 00) Найден пользователь удовлетворяющий заданным

критериям поиска.

Параметры:

Для каждого пользователя подходящего заданным критериям поиска будет создан такой пакет. Но не более 40 штук. По окончании создания пакетов содержащих сообщения USER_FOUND сервер посылает сообщение END_OF_SEARCH .

Поле AUTHORIZE содержит байт со значением 00 или 01, что означает необходимость разрешения данного пользователя, для добавление его в чей-либо в список контактов, или отсутствие такой необходимости соответственно.

RECEIVE_MESSAGE (DC 00) Сообщение пользователю, посланное через

сервер.

Параметры:

Поле TYPE может принимать следующие значения:

01 00 - нормальное сообщение

04 00 - сообщение является Интернет-адресом.(URL) В таком случае оно

0C 00 - сообщение о том, что пользователь был добавлен в список

<nick name> - Прозвище добавившего.

FE - Разделитель – символ с кодом 0хFE

<first name> - Имя добавившего.

FE - Разделитель.

<last name> - Фамилия добавившего.

FE - Разделитель.

<e-mail> - Электронный адрес добавившего.

FE - Разделитель

END_OF_SEARCH (A0 00) - Окончание создание пакетов с сообщением

USER_FOUND

Параметры:

Если критериям поиска удовлетворяет более 40 пользователей, то будет сгенерированы пакеты USER_FOUND только для первых 40. И поле MORE_FOUND завершающего сообщения END_OF_SEARCH будет содержать значение 01. В противном случае это поле будет содержать 00.

INFO_REPLY (18 01) Основная информация о пользователе

Значения параметров полностью совпадают с одноименными параметрами сообщения USER_FOUND.

EXT_INFO_REPLY (22 01) Расширенная информация о пользователе.

Параметры:

Параметр COUNTRY_CODE представляет из себя международный телефонный префикс. Для США это значение 01 00 (т.е. 1) для России 07 00. Если пользователь указывал код своей страны, то поле COUNTRY_STATUS содержит значение 0хFE в противном случае поле COUNTRY_CODE содержит значение FF FF и COUNTRY_STATUS содержит байт 0х9С.

Поле SEX может принимать следующие значения:

0. - пол не указан

1. - женский

2. - мужской

В поле ABOUT пользователь может написать любой текст. Обыкновенно, это информация о себе.

STATUS_UPDATE (A4 01) Пользователь из списка контактов сменил

свой статус.

Параметры:

Поле STATUS может принимать такие же значения, как и в команде STATUS_CHANGE (D8 04).

Когда пользователь пытается послать сообщение другому пользователю, клиентская программа сначала проверяет, установлено ли TCP соединение с удаленным пользователем. В случае наличия такого соединения, оно будет использовано для передачи сообщения. В противном случае с сервера запрашивается IP адрес и порт второго пользователя и предпринимается попытка установить TCP соединение. Обыкновенно порт берется в диапазоне 1200-1300 (десятичное). После установления соединения посылается сообщение CHANNEL_INIT. После этого каждый раз для посылки текстового сообщения создается пакет с сообщением CHANNEL_MESSAGE. Получение каждого пакета должно быть подтверждено сообщением CHANNEL_ACK.

Взаимодействие с использованием протокола TCP также как и с использованием протокола UDP базируется на посылке независимых пакетов.

CHANNEL_INIT Инициировать TCP соединение между двумя

Параметры:

MY_REAL_IP отличается от MY_IP тем что первое является “локальным” IP адресом, а второй “реальным” Эти два значения будут различаться только в том случае если клиент находится за файрволом.

CHANNEL_MESSAGE послать текстовое сообщение непосредственно

Параметры:

Поле TYPE принимает такие же значения как и в команде RECEIVE_MESSAGE

Возможные значения поля CMD_TYPE:

10 00 - это просто сообщение.

00 00 - это сообщение является автоматически созданным ответом.

“Автоматические ответы” создаются по получению каждого простого сообщения. Обыкновенно они содержат пустые сообщения. Их функция аналогична сообщениям ACK, используемым при взаимодействии с сервером.

Версия 3 сама по себе почти никогда не использовалась клиентом до того момента, как она была заменена на V4. Тем не менее, сервер все еще отвечает V3-пакетами V4-клиентам.

Рассмотрим некоторые изменения в версии 4.

В этой версии немного изменился формат данных в UDP пакете:

Появились новые варианты статуса состояния пользователя, которые можно использовать в командах LOGIN, STATUS_CHANGE, STATUS_UPDATE:

Кроме того, все данные UDP пакета шифруются по следующему алгоритму:

1. Вычисляется контрольная сумма по следующему алгоритму:

1. Формируется число N1= 0x B8 B4 B2 B6

Где

B8 – 8-oй байт данных (младший байт поля SEQ_NUM1)

B6 – 6-oй байт данных (младший байт кода запрашиваемой функции)

B2 – 2-oй байт данных (младший байт первого слова поля

b) PL = длина данных пакета.

R2 = Случайное число от 00 до 255 (0xFF).

с) Формируется число N2

X4=R1

X3 = NOT (байт по смещению X4)

X2 = R2

X1 = NOT (байт по смещению X2 в таблице 1)

N2 = 0x X4 X3 X2 X1

В качестве таблицы используемой в формировании числа N2 разработчики взяли текст из документации к программе:

--- -----------------------------------------------   ----------------
00 - 0A 5B 31 5D 20 59 6F 75 20 63 61 6E 20 6D 6F 64   .[1] You can mod
10 - 69 66 79 20 74 68 65 20 73 6F 75 6E 64 73 20 49   ify the sounds I
20 - 43 51 20 6D 61 6B 65 73 2E 20 4A 75 73 74 20 73   CQ makes. Just s
30 - 65 6C 65 63 74 20 22 53 6F 75 6E 64 73 22 20 66   elect "Sounds" f
40 - 72 6F 6D 20 74 68 65 20 22 70 72 65 66 65 72 65   rom the "prefere
50 - 6E 63 65 73 2F 6D 69 73 63 22 20 69 6E 20 49 43   nces/misc" in IC
60 - 51 20 6F 72 20 66 72 6F 6D 20 74 68 65 20 22 53   Q or from the "S
70 - 6F 75 6E 64 73 22 20 69 6E 20 74 68 65 20 63 6F   ounds" in the co
80 - 6E 74 72 6F 6C 20 70 61 6E 65 6C 2E 20 43 72 65   ntrol panel. Cre
90 - 64 69 74 3A 20 45 72 61 6E 0A 5B 32 5D 20 43 61   dit: Eran.[2] Ca
A0 - 6E 27 74 20 72 65 6D 65 6D 62 65 72 20 77 68 61   n't remember wha
B0 - 74 20 77 61 73 20 73 61 69 64 3F 20 20 44 6F 75   t was said? Dou
C0 - 62 6C 65 2D 63 6C 69 63 6B 20 6F 6E 20 61 20 75   ble-click on a u
D0 - 73 65 72 20 74 6F 20 67 65 74 20 61 20 64 69 61   ser to get a dia
E0 - 6C 6F 67 20 6F 66 20 61 6C 6C 20 6D 65 73 73 61   log of all messa
F0 - 67 65 73 20 73 65 6E 74 20 69 6E 63 6F 6D 69 6E   ges sent incomin
-- -----------------------------------------------   ----------------

Табл. 1

Из N1 и N2 CHECKCODE вычисляется как N1 XOR N2.

2) Затем вычисляются значения:

PL = длина данных пакета.

CODE1 = (DWORD) (PL * 0x66756B65)

CODE2 = (DWORD) (CODE1 + CHECKCODE)

N = (PL + 3) DIV 4

POS = 0

После этого в цикле:

while POS < N do

begin

T = POS MOD 0x0100

CODE3 = CODE2 + TABLE[T] (Байт T из таблицы Табл. 1)

DATA = DWORD по смещению POS в данных пакета

DATA = DATA XOR CODE3

DWORD по смещению POS в данных пакета = DATA

POS = POS + 4

end

Процедура расшифровки полностью аналогична (благодаря обратимости операции XOR) за исключением того, что значение CHECKCODE не высчитывается, а берется из пакета.

Следует отметить, что шифруются только данные, посылаемые клиентом серверу, или другому клиенту.

В начале 1998 года появилась следующая версия протокола. На данный момент она является последней модификацией протокола ICQ.

Об этой версии протокола известно не так много.

В этой версии также немного изменился формат данных в UDP пакете:

Так же известно, что подверглись изменению алгоритмы генерации CHECKCODE и шифрования данных.

Для генерирования CHECKCODE аналогично 4-ой версии протокола формируются 2 числа: N1 и N2 и затем производится операция XOR.

Как и в 4-ой версии протокола, число N1 cоставляется из 8-ого, 4-ого, 2-ого и 6-ого байта данных пакета.

PL = длина данных пакета.

R1 = Случайное число между 00 и (PL - 18) - 1

R2 = Случайное число от 00 до 255 (0xFF).

X4 = R1

X3 = NOT (BYTE по смещению X4 в данных пакета)

X2 = R2

X1 = NOT (BYTE по смещению X2 в таблице Табл. 2)

Число N2 составляется из полученных таким образом байт.

N2 = 0x X4 X3 X2 X1

Следующая таблица, похоже, тоже является преобразованной частью какого-то текста. Однако выяснить это пока не удалось.

--- -----------------------------------------------   ----------------
00 - 59 60 37 6B 65 62 46 48 53 61 4C 59 60 57 5B 3D   Y`7kebFHSaLY`W[=
10 - 5E 34 6D 36 50 3F 6F 67 53 61 4C 59 40 47 63 39   ^4m6P?ogSaLY@Gc9
20 - 50 5F 5F 3F 6F 47 43 69 48 33 31 64 35 5A 4A 42   P__?oGCiH31d5ZJB
30 - 56 40 67 53 41 07 6C 49 58 3B 4D 46 68 43 69 48   V@gSA.lIX;MFhCiH
40 - 33 31 44 65 62 46 48 53 41 07 6C 69 48 33 51 54   31DebFHSA.liH3QT
50 - 5D 4E 6C 49 38 4B 55 4A 62 46 48 33 51 34 6D 36   ]NlI8KUJbFH3Q4m6
60 - 50 5F 5F 5F 3F 6F 47 63 59 40 67 33 31 64 35 5A   P___?oGcY@g31d5Z
70 - 6A 52 6E 3C 51 34 6D 36 50 5F 5F 3F 4F 37 4B 35   jRn<Q4m6P__?O7K5
80 - 5A 4A 62 66 58 3B 4D 66 58 5B 5D 4E 6C 49 58 3B   ZJbfX;MfX[]NlIX;
90 - 4D 66 58 3B 4D 46 48 53 61 4C 59 40 67 33 31 64   MfX;MFHSaLY@g31d
A0 - 55 6A 32 3E 44 45 52 6E 3C 31 64 55 6A 52 4E 6C   Uj2>DERn<1dUjRNl
B0 - 69 48 53 61 4C 39 30 6F 47 63 59 60 57 5B 3D 3E   iHSaL90oGcY`W[=>
C0 - 64 35 3A 3A 5A 6A 52 4E 6C 69 48 53 61 6C 49 58   d5::ZjRNliHSalIX
D0 - 3B 4D 46 68 63 39 50 5F 5F 3F 6F 67 53 41 25 41   ;MFhc9P__?ogSA%A
E0 - 3C 51 54 3D 5E 54 5D 4E 4C 39 50 5F 5F 5F 3F 6F   <QT=^T]NL9P___?o
F0 - 47 43 69 48 33 51 54 5D 6E 3C 31 64 35 5A 00 00   GCiH3QT]n<1d5Z..
--- -----------------------------------------------   ----------------

Табл. 2.