聊天qq

QQ聊天程序的網(wǎng)絡(luò)通信原理

盧平

（通信工程（2）班E09680220）

QQ的通信協(xié)議

QQ的通信協(xié)議是一套基于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的自己開發(fā)的應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。其中使用一些公

司的加密算法。QQ基本通信協(xié)議支持udp和tcp兩種基本協(xié)議方式。兩種方式的基本數(shù)據(jù)

結(jié)構(gòu)是一樣的。只是tcp包多了一個(gè)描述長度的頭部。

QQ的通信原理

QQ聊天程序采用的是C/S通信模式，即客戶/服務(wù)模式，它把一個(gè)應(yīng)用劃分成功能不

同的兩個(gè)部分，分別在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，其中一個(gè)為服務(wù)端程序，用來響應(yīng)和提供固定

的服務(wù)，一個(gè)為客戶端程序，用來向服務(wù)端提出請求和要求某種服務(wù)。在數(shù)量關(guān)系上，通常

有一對一的（即一個(gè)服務(wù)端程序和一個(gè)客戶端程序之間通信），也有一對多的（即一個(gè)服務(wù)

端程序和多個(gè)客戶端程序之間通信），也有多對多的（即多個(gè)服務(wù)端程序和多個(gè)客戶端程序

之間通信）。所謂服務(wù)端程序、客戶端程序也是相對的概念，有時(shí)在一個(gè)程序中既有服務(wù)端

又有客戶端的功能。QQ聊天程序分成了兩個(gè)程序，一個(gè)安裝在騰訊公司的服務(wù)器上，我們

稱之為服務(wù)端程序，一個(gè)安裝在QQ用戶的計(jì)算機(jī)上，我們稱之為客戶端程序。在許多介紹

網(wǎng)絡(luò)通信編程的書籍中有關(guān)網(wǎng)絡(luò)聊天的例子，當(dāng)一個(gè)客戶要與另一個(gè)客戶聊天時(shí)，第一個(gè)客

戶先把聊天數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，然后服務(wù)器再把聊天數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給第二個(gè)客戶，服務(wù)器好像一

個(gè)中轉(zhuǎn)站，這在客戶數(shù)量比較少時(shí)，服務(wù)器還能承受，在客戶數(shù)量比較多時(shí)，服務(wù)器肯定要

癱瘓。何況客戶之間還要傳送文件、語音聊天、視頻聊天等等，為了減少服務(wù)器的壓力，各

客戶端之間需要直接通信。

1。在服務(wù)端和客戶端之間（一對多）

用于客戶端程序登錄，驗(yàn)證用戶密碼，獲取其它在線好友信息等等。

2。在客戶端和客戶端之間（多對多）

用于在線好友間直接通信聊天。此時(shí)每個(gè)客戶端程序上既有實(shí)現(xiàn)服務(wù)端功能的部分，又

有實(shí)現(xiàn)客戶端功能的部分，前者用于接收聊天數(shù)據(jù)，后者用于發(fā)送聊天數(shù)據(jù)。

在用C/S模式進(jìn)行通信時(shí)，作為客戶端在請求與服務(wù)端連接時(shí)需要知道服務(wù)端的IP地

址，騰訊公司的服務(wù)器具有固定的公網(wǎng)地址，這沒有問題。但是在客戶端和客戶端之間通信

時(shí)，每個(gè)用戶的IP地址都是ISP所給的臨時(shí)地址，無法固定，那么某個(gè)用戶要與另一個(gè)用

戶連接時(shí)，怎么知道對方的IP地址呢？當(dāng)一個(gè)用戶連接到Internet后，獲得了一個(gè)臨時(shí)

的公網(wǎng)地址，當(dāng)?shù)卿浀絈Q時(shí)，QQ服務(wù)端會(huì)獲得該上線用戶的IP地址，然后告知其他要與

該上線用戶聊天的用戶，其他用戶就可以連接該用戶與之直接通信了。

在Win32平臺(tái)上，對于眾多的基層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，Winsock是訪問它們的首選接口。如果

想從頭開發(fā)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用程序，TCP/IP就是首選協(xié)議之一。為了保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸，

宜選擇TCP協(xié)議。在開發(fā)工具方面，VC是我的首選，但VB可能擁有更多的使用者，所以

我用VB6。0作為開發(fā)工具編程實(shí)現(xiàn)，以便更多的讀者能夠理解。喜歡VC的的讀者要將其

轉(zhuǎn)化成VC下的代碼也很容易。在VB中有一個(gè)Winsock控件，它為VB網(wǎng)絡(luò)編程提供了一

條便捷的途徑。

QQ的登陸驗(yàn)證過程

首先QQ客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請求登錄令牌的數(shù)據(jù)包，服務(wù)器返回登錄令牌。這個(gè)

令牌是在服務(wù)器端生成的，和客戶端的IP地址,版本信息等數(shù)據(jù)相關(guān)。以后會(huì)用到這個(gè)令牌

去進(jìn)行其他操作。在QQ客戶端得到登錄令牌之后。就會(huì)向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)包含登錄信息的

登錄請求，要求登錄。服務(wù)順會(huì)首先看看客戶端的號(hào)碼，守址和版本是否可以在本服務(wù)器上

進(jìn)行登錄。如果可以的話,就驗(yàn)證客戶端的登錄信息是否與服務(wù)器上保存的登錄信息進(jìn)行比

較，匹配的就向客戶端返回一個(gè)登錄成功的數(shù)據(jù)包；不匹配返回登錄失敗。因?yàn)镼Q的服務(wù)

器有很多臺(tái)，可能要分管不同的QQ版本、IP等。所以如果客戶端的號(hào)碼、IP地址和版本無

法在本服務(wù)器進(jìn)行登錄，服務(wù)器就返回一個(gè)重定向包，讓客戶端去另外一臺(tái)服務(wù)器登錄。其

實(shí)整個(gè)QQ登錄過程就是這么簡單的兩個(gè)步驟。

(1)監(jiān)聽

先在窗體上加一個(gè)Winsock控件，名稱設(shè)為“WinsockServer”。由于服務(wù)端需要和所

有客戶端通信，需要很多Winsock控件，因此把剛加入的Winsock控件WinsockServer改

為數(shù)組，只要將Winsock控件的Index屬性設(shè)為0即可，此時(shí)WinsockServer數(shù)組只有一

個(gè)元素，以后可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)增減。當(dāng)窗體載入時(shí)，只會(huì)創(chuàng)建WinsockServer(0)這一個(gè)

Winsock控件實(shí)例。作為服務(wù)端程序，首先要有一個(gè)Winsock用于監(jiān)聽客戶端的連接請求，

自然就用WinsockServer(0)作為監(jiān)聽Winsock，所以先要設(shè)置其通信協(xié)議為TCP，然后設(shè)置

本地端口，以便客戶端通過該端口與服務(wù)端連接，最后通過Listen方法監(jiān)聽。

PrivateSubForm_Load()

ConDB’自定義函數(shù)ConDB用于和存儲(chǔ)用戶信息的數(shù)據(jù)庫連接，具體實(shí)現(xiàn)見源程序。

WinsockServer(0)。Protocol=sckTCPProtocol‘設(shè)置通信協(xié)議為TCP

WinsockServer(0)。LocalPort=8888‘設(shè)置本地端口

WinsockServer(0)。Listen’監(jiān)聽

EndSub

(2)請求與服務(wù)端程序建立連接

當(dāng)用戶輸入用戶名和密碼單擊登錄按鈕后，在用戶機(jī)上的客戶端程序所做的事情是先請

求與服務(wù)端程序建立連接，這需要先在客戶端程序的登錄窗體上加一個(gè)Winsock控件，名

稱設(shè)為“WinsockClient”。然后設(shè)置通信協(xié)議，要連接的服務(wù)器IP地址，遠(yuǎn)程端口號(hào)要與

服務(wù)端監(jiān)聽所設(shè)置的本地端口一致，最后通過Connect方法請求與服務(wù)端程序建立連接。

PrivateSubCommand1_Click()‘單擊登錄按鈕事件

WinsockClient。Protocol=sckTCPProtocol‘設(shè)置通信協(xié)議為TCP

WinsockClient。RemoteHost="127。0。0。1"‘要設(shè)置正確的服務(wù)器IP地址

WinsockClient。RemotePort=8888‘遠(yuǎn)程端口

WinsockClient。Connect‘請求與服務(wù)端程序建立連接

EndSub

(3)接受客戶端程序連接請求

當(dāng)客戶端請求與服務(wù)端程序建立連接時(shí)，處于監(jiān)聽狀態(tài)的服務(wù)端會(huì)收到消息觸發(fā)

ConnectionRequest事件，所以服務(wù)端程序接受客戶端程序連接請求的工作在

ConnectionRequest事件方法中完成。由于WinsockServer(0)專用于監(jiān)聽，所以要新加載一

個(gè)Winsock控件與該客戶端通信，為了保留每個(gè)在線客戶的信息，我定義了一個(gè)

OnlineUrInformation結(jié)構(gòu)類型的數(shù)組OnlineUrInfo，它和Winsock控件數(shù)組相對應(yīng)，

比如OnlineUrInfo(i)中存放的是與WinsockServer(i)通信客戶端的信息，其中

OnlineUrInfo(i)。bUd表示W(wǎng)insockServer(i)控件是否已被載入在與某個(gè)客戶端通信

使用，如未使用，則通過Load方法將WinsockServer(i)控件動(dòng)態(tài)載入，隨后調(diào)用Accept

方法接受客戶端程序連接請求。其中MaxOnlineUr是一個(gè)常量，表示最大在線用戶數(shù)量。

TypeOnlineUrInformation

bUdAsBoolean‘對應(yīng)下標(biāo)的Winsock控件是否已被載入在用

UrIDAsString‘對應(yīng)的用戶ID

IPAddrAsString‘對應(yīng)的客戶機(jī)IP地址

bLoginedAsBoolean‘對應(yīng)的用戶是否登錄

EndType

QQ密碼的破解：

對于我們破解QQ密碼來說,最重要的就是這個(gè)登錄包。在這里包含了和QQ密碼相關(guān)的

信息。

其中初始密鑰是一個(gè)16字節(jié)的隨機(jī)數(shù),用于本身的加密。這里最重要的就是密碼密鑰

加密的一個(gè)空字符串。

所謂密碼密鑰就是用QQ口呤進(jìn)行兩次MD5加密后得到的密文,然后以這個(gè)密文作為密

鑰去加密一個(gè)空字符串,這次加密使用了反饋的TEA算法,加密結(jié)果放在QQ登錄包里,讓服務(wù)

器去驗(yàn)證,由于QQ的加密算法使用特殊的填充機(jī)制使用QQ服務(wù)器可以驗(yàn)證出用戶密碼是否

正確,這個(gè)會(huì)在后面進(jìn)行詳細(xì)的解釋。QQ登錄包里面還有一些諸如登錄狀態(tài),登錄令版和很

多未知的內(nèi)容。但是這些對于我們破解QQ密碼來說都沒有什么太大的作用。

需要特別提到的是,前面的請求登錄令牌包是不加密的,而這個(gè)登錄包除了初始密鑰本

身以外的部分都要用初始密鑰進(jìn)行加密,加密算法同樣是反饋的TEA。

QQ服務(wù)器在收到這個(gè)登錄包之后,首先要用初始密鑰解密登錄包后面的部分,如果解密

成功,就會(huì)用保存在服務(wù)器上的密信息去解密密碼密鑰加密的那個(gè)空字符串密文,我現(xiàn)在還

不確定QQ服務(wù)器上保存的是密碼明文還是密碼密鑰。猜測是密碼密鑰。這樣服務(wù)器就用密

碼密鑰去解密那段16位密文,如果用戶提交的密碼是正確的。才可以解密成功。否則解密函

數(shù)會(huì)返回空,認(rèn)證就失敗了。當(dāng)驗(yàn)證QQ客戶端密碼準(zhǔn)確無誤后。就返回一個(gè)登錄成功包。

QQ的加密算法

了解了上面的QQ登錄的通信協(xié)議之后還不足以破解QQ密碼,我們還需要掌握QQ的加密

算法。前面提到了,密碼密鑰是用戶密碼進(jìn)行兩次MD5加密之后得到的結(jié)果。然后再用空個(gè)

結(jié)果作為密鑰使用TEA算法進(jìn)行加密。TEA是TinyEncryptArithmetic的縮寫。顧名思義

就是一種比較簡單的小型加密算法。它用一個(gè)16字節(jié)的密鑰去加密一個(gè)8字節(jié)的明文。得

到一個(gè)8字節(jié)的密文。也可以反向從密文解密出明文。具體的算法可以到網(wǎng)上搜索查閱。這

里就不在贅述了。

但是QQ使用的TEA雖然是標(biāo)準(zhǔn)的TEA。但是QQ卻使用了一種自己特殊的填充反饋機(jī)

制,QQ消息被分為多個(gè)加密單元。每一個(gè)加密單元都是8字節(jié)。使用TEA進(jìn)行加密。加密結(jié)

果再作為下一個(gè)單元的密鑰。如果明文本身的長度不是8的倍數(shù)。那么還要進(jìn)行填充。使其

成為8的倍數(shù)。填充的時(shí)候會(huì)用一個(gè)32位隨機(jī)數(shù)存放于明文的開始位置。再在明文的最后

用0填充為整個(gè)長度是8的倍數(shù)。由于會(huì)向后反饋這樣即使對于相同的明文,因?yàn)槭褂昧瞬?/p>

同的隨機(jī)數(shù)。也會(huì)產(chǎn)生完全不同的密文。

使用這種特殊的填充反饋算法所導(dǎo)致的結(jié)果就是,一段密文只能用加密它的密鑰進(jìn)行解

密。如果使用不正確的密鑰。就無法得到正確的填充結(jié)果。最常見的就是解密后得到的填充

數(shù)值不是0,這樣就判斷解密失敗。

服務(wù)器正式根據(jù)這種機(jī)制來確定客戶端口的密碼是否正確的。這也是我們破解QQ密的

原理所在。

窮舉破解QQ密碼

有了以上的思路。只要寫出程序就可以實(shí)現(xiàn)QQ密碼的破解了。首先是抓包。可以使用winpcap

來抓包。這樣在HUB環(huán)境下可以抓到所有的QQ包。在交換環(huán)境中。我們可以使用一些ARP

欺騙工具。同樣可以抓到特定IP所發(fā)出的包。還有QQ的加密算法的實(shí)現(xiàn)。參考網(wǎng)上的

perl-oicq和lumaqq等代碼也可以輕易實(shí)現(xiàn)。然后用字典或者暴力破解的方法對密文進(jìn)行

解密即可。解密的過程用偽代碼表示如下:結(jié)果=decrypt(密文,MD5(MD5(密碼))),如果結(jié)果

不為空的時(shí)候就是正確的密碼。

QQ的聊天

（1）發(fā)送信息。一般而言，QQ最主要的功能就是聊天。這樣傳送數(shù)據(jù)就是其中的一個(gè)重

要途徑。在QQ用戶發(fā)送聊天數(shù)據(jù)以前，需要在列表框中選擇與之通信的好友信息如

ID及IP地址等。而當(dāng)服務(wù)器程序根據(jù)所選好友的具體位置以及列表框中找到有關(guān)

控件數(shù)據(jù)下標(biāo)值，其實(shí)也就是目標(biāo)ID及IP、時(shí)間、內(nèi)容等分別宣示于發(fā)送端的聊

天窗口中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聊天雙方信息的交換。

（2）接收信息。如前面所述，接收信息成為了QQ的又一重要途徑。一般情況下，QQ用

戶在接收時(shí)，都會(huì)逐一讀取每條聊天的數(shù)據(jù)資料，并根據(jù)發(fā)送方的IP地址以及所在

數(shù)組中找到發(fā)送方的ID，然后再利用自定義的方式與過程，把發(fā)送信息方的聊天雙

方的ID及IP、時(shí)間、內(nèi)容等顯示在接收端的聊天窗口中。

QQ文件/自定義表情傳送

大家都知道，QQ可以傳送文件，可以發(fā)送自定義表情。先說官方表情。官方表情實(shí)際

發(fā)送的是命令字，而沒有發(fā)送表情。客戶端收到命令字后，會(huì)自動(dòng)解釋為對應(yīng)的表情。因此，

QQ2012正式版的客戶端發(fā)出的新版表情，在QQ2011及以前的版本無法找到相對應(yīng)的表情，

就無法解釋，看到的就會(huì)是空白信息，但查聊天記錄就會(huì)有[表情]字樣。自定義表情的傳送

是以文件傳輸方式進(jìn)行的。

下面說文件傳輸方式：A要向B發(fā)送一個(gè)文件，于是發(fā)出一個(gè)文件傳送請求。服務(wù)器收

到這個(gè)文件傳送請求后，轉(zhuǎn)發(fā)給B，同時(shí)或者在B應(yīng)答后，將A的IP地址同時(shí)發(fā)送給B。B

這個(gè)時(shí)候就得到了A的真實(shí)IP。這里的IP是你的本機(jī)IP。也就是說，如果A處在內(nèi)網(wǎng)，B

得到的地址就是一個(gè)內(nèi)網(wǎng)地址。B得到了A的地址之后，就會(huì)嘗試去連接A。如果B也處于

內(nèi)網(wǎng)，那么，顯然A跟B之間的連接是無法建立的。這個(gè)時(shí)候，客戶端就會(huì)請求服務(wù)器進(jìn)行

文件中轉(zhuǎn)。因?yàn)榉?wù)器具有公網(wǎng)IP，處在內(nèi)網(wǎng)的A跟B都是可以連接到服務(wù)器的，于是，A

跟B的文件傳送就通過服務(wù)器中轉(zhuǎn)的方式，順利進(jìn)行。

QQ是一個(gè)基于TCP/UDP協(xié)議的通訊軟件，而MSN是基于TCP協(xié)議的通訊軟件。

那么QQ是如何通訊的呢？在TCP/IP協(xié)議中，唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程的是socket，它通過

網(wǎng)絡(luò)層的IP地址和傳輸層的端口號(hào)來實(shí)現(xiàn)，對與同一個(gè)IP地址的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，通過不同的端

口號(hào)來標(biāo)識(shí)不同的QQ進(jìn)程；當(dāng)你登陸QQ游戲服務(wù)器的時(shí)候，服務(wù)器會(huì)保留你的保留IP地

址和端口號(hào)信息，并在你的好友的QQ進(jìn)程中進(jìn)行列表顯示，然后兩個(gè)進(jìn)程就可以通信了。

通常，發(fā)送文件的計(jì)算機(jī)首先要通過消息服務(wù)器將其IP地址發(fā)送給接收計(jì)算機(jī)，當(dāng)接

收計(jì)算機(jī)同意接收的確認(rèn)消息反饋到消息服務(wù)器后，消息服務(wù)器將據(jù)此設(shè)置好文件傳輸對話。

隨即，發(fā)送計(jì)算機(jī)與接收計(jì)算機(jī)就會(huì)在確定好的端口范圍內(nèi)，建立起TCP或UDP連接開始文

件的檢索與傳輸。

在默認(rèn)狀態(tài)下，QQ優(yōu)先采用了UDP（UrDataProtocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）協(xié)議傳送

數(shù)據(jù)，而對可靠性要求高的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)往往使用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。與TCP協(xié)議不同，UDP

協(xié)議并不提供數(shù)據(jù)傳送的驗(yàn)證機(jī)制——在整個(gè)文件傳輸過程中如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的丟失，協(xié)議

本身并不能作出任何的檢測或提示。因此，通常人們把UDP協(xié)議稱為不可靠的傳輸協(xié)議。

UDP協(xié)議適用于無須應(yīng)答、要求時(shí)效的軟件使用，這樣的設(shè)計(jì)正好與QQ追求的目標(biāo)相

符，所以QQ優(yōu)先使用了此協(xié)議進(jìn)行一切功能應(yīng)用。但是，由于UDP協(xié)議具有不可靠性，

常會(huì)因種種原因?qū)е孪⒒驍?shù)據(jù)的發(fā)送失敗（很多時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)送文件給對方接收時(shí)，對方

根本收不到要求接收文件的消息。或是發(fā)送聊天消息時(shí)，對方根本沒有收到過消息）。顯然，

UDP協(xié)議由于排除了信息可靠傳遞機(jī)制，將安全和排序等功能移交給上層應(yīng)用來完成，極大

降低了執(zhí)行時(shí)間，使速度得到了保證。QQ在數(shù)據(jù)傳輸上更注重實(shí)際性能，為了獲得更好的

使用效果，往往可以犧牲一定的可靠性。因此，使用QQ來傳輸數(shù)據(jù)，在很多時(shí)候就成了一

個(gè)“不錯(cuò)”的選擇。

一般內(nèi)網(wǎng)傳輸首選QQ，速度最快，QQ的文件傳輸是直接個(gè)人對個(gè)人，采用P2P的傳輸

方式，具有不需中轉(zhuǎn)的優(yōu)勢，而且服務(wù)器都在國內(nèi)，傳輸性能要高于外國IM軟件。