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原始套接字简介(原始套接字系列一)

时间:2014-06-26 12:26:07      阅读:194      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:des   style   class   code   http   tar   

大多数程序员所接触到的套接字(Socket)为两类:

  (1)流式套接字(SOCK_STREAM):一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用

  (2)数据报式套接字(SOCK_DGRAM):一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用。

  从用户的角度来看,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM这两类套接字似乎的确涵盖了TCP/IP应用的全部,因为基于TCP/IP的应用,从协议栈的层次上讲,在传输层的确只可能建立于TCP或UDP协议之上(图1),而SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM又分别对应于TCP和UDP,所以几乎所有的应用都可以用这两类套接字实现。

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图1 TCP/IP协议栈


  但是,当我们面对如下问题时,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM将显得这样无助:

  (1) 怎样发送一个自定义的IP包?

  (2) 怎样发送一个ICMP协议包?

  (3) 怎样使本机进入杂糅模式,从而能够进行网络sniffer?

  (4) 怎样分析所有经过网络的包,而不管这样包是否是发给自己的?

  (5) 怎样伪装本地的IP地址?

  这使得我们必须面对另外一个深刻的主题――原始套接字(Raw Socket)。Raw Socket广泛应用于高级网络编程,也是一种广泛的黑客手段。著名的网络sniffer、拒绝服务攻击(DOS)、IP欺骗等都可以以Raw Socket实现。

  Raw Socket与标准套接字(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM)的区别在于前者直接置"根"于操作系统网络核心(Network Core),而SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM则"悬浮"于TCP和UDP协议的外围,如图2所示:

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图2 Raw Socket与标准Socket


  当我们使用Raw Socket的时候,可以完全自定义IP包,一切形式的包都可以"制造"出来。因此,本文事先必须对TCP/IP所涉及IP包结构进行必要的交待。

  目前,IPv4的报头结构为:

版本号(4) 包头长(4) 服务类型(8)
数据包长度(16)
标识(16)
偏移量(16)
生存时间(8)
传输协议(8)
校验和(16)
源地址(32)
 
目的地址(32)
 
选项(8)
.........
填充


  对其进行数据结构封装:

typedef struct _iphdr //定义IP报头 

 unsigned char h_lenver; //4位首部长度+4位IP版本号 
 unsigned char tos; //8位服务类型TOS 
 unsigned short total_len; //16位总长度(字节) 
 unsigned short ident; //16位标识 
 unsigned short frag_and_flags; //3位标志位 
 unsigned char ttl; //8位生存时间 TTL 
 unsigned char proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他) 
 unsigned short checksum; //16位IP首部校验和 
 unsigned int sourceIP; //32位源IP地址 
 unsigned int destIP; //32位目的IP地址 
} IP_HEADER;


  或者将上述定义中的第一字节按位拆分:

typedef struct _iphdr //定义IP报头 

 unsigned char h_len : 4; //4位首部长度
 unsigned char ver : 4; //4位IP版本号 
 unsigned char tos; 
 unsigned short total_len; 
 unsigned short ident; 
 unsigned short frag_and_flags; 
 unsigned char ttl; 
 unsigned char proto; 
 unsigned short checksum; 
 unsigned int sourceIP; 
 unsigned int destIP; 
} IP_HEADER;


  更加严格地讲,上述定义中h_len、ver字段的内存存放顺序还与具体CPU的Endian有关,因此,更加严格的IP_HEADER可定义为:

typedef struct _iphdr //定义IP报头 

 #if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
  unsigned char h_len : 4; //4位首部长度
  unsigned char ver : 4; //4位IP版本号 
 #elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
  unsigned char ver : 4; //4位IP版本号 
  unsigned char h_len : 4; //4位首部长度
 #endif
 unsigned char tos; 
 unsigned short total_len; 
 unsigned short ident; 
 unsigned short frag_and_flags; 
 unsigned char ttl; 
 unsigned char proto; 
 unsigned short checksum; 
 unsigned int sourceIP; 
 unsigned int destIP; 
} IP_HEADER;


  TCP报头结构为:

源端口(16)
目的端口(16)
序列号(32)
确认号(32)
TCP偏移量(4)
保留(6)
标志(6)
窗口(16)
校验和(16)
紧急(16)
选项(0或32)
数据(可变)


  对应数据结构:

typedef struct psd_hdr //定义TCP伪报头 

 unsigned long saddr; //源地址 
 unsigned long daddr; //目的地址 
 char mbz; 
 char ptcl; //协议类型 
 unsigned short tcpl; //TCP长度 
}PSD_HEADER; 
typedef struct _tcphdr //定义TCP报头 

 unsigned short th_sport; //16位源端口 
 unsigned short th_dport; //16位目的端口 
 unsigned int th_seq; //32位序列号 
 unsigned int th_ack; //32位确认号 
 unsigned char th_lenres; //4位首部长度/4位保留字 
 unsigned char th_flag; //6位标志位 
 unsigned short th_win; //16位窗口大小 
 unsigned short th_sum; //16位校验和 
 unsigned short th_urp; //16位紧急数据偏移量 
} TCP_HEADER;


  同样地,TCP头的定义也可以将位域拆分:

typedef struct _tcphdr
{
 unsigned short th_sport; 
 unsigned short th_dport; 
 unsigned int th_seq; 
 unsigned int th_ack; 
 /*little-endian*/
 unsigned short tcp_res1: 4, tcp_hlen: 4, tcp_fin: 1, tcp_syn: 1, tcp_rst: 1, tcp_psh: 1, tcp_ack: 1, tcp_urg: 1, tcp_res2: 2;
 unsigned short th_win; 
 unsigned short th_sum; 
 unsigned short th_urp; 
} TCP_HEADER;


  UDP报头为:

源端口(16)
目的端口(16)
报文长(16)
校验和(16)


  对应的数据结构为:

typedef struct _udphdr //定义UDP报头 
{
 unsigned short uh_sport;//16位源端口
 unsigned short uh_dport;//16位目的端口
 unsigned short uh_len;//16位长度
 unsigned short uh_sum;//16位校验和
} UDP_HEADER;


  ICMP协议是网络层中一个非常重要的协议,其全称为Internet Control Message Protocol(因特网控制报文协议),ICMP协议弥补了IP的缺限,它使用IP协议进行信息传递,向数据包中的源端节点提供发生在网络层的错误信息反馈。ICMP报头为:

类型(8)
代码(8)
校验和(16)
消息内容


  常用的回送与或回送响应ICMP消息对应数据结构为:

typedef struct _icmphdr //定义ICMP报头(回送与或回送响应)

 unsigned char i_type;//8位类型
 unsigned char i_code; //8位代码 
 unsigned short i_cksum; //16位校验和 
 unsigned short i_id; //识别号(一般用进程号作为识别号) 
 unsigned short i_seq; //报文序列号 
 unsigned int timestamp;//时间戳 
} ICMP_HEADER;


  常用的ICMP报文包括ECHO-REQUEST(响应请求消息)、ECHO-REPLY(响应应答消息)、Destination Unreachable(目标不可到达消息)、Time Exceeded(超时消息)、Parameter Problems(参数错误消息)、Source Quenchs(源抑制消息)、Redirects(重定向消息)、Timestamps(时间戳消息)、Timestamp Replies(时间戳响应消息)、Address Masks(地址掩码请求消息)、Address Mask Replies(地址掩码响应消息)等,是Internet上十分重要的消息。后面章节中所涉及到的ping命令、ICMP拒绝服务攻击、路由欺骗都与ICMP协议息息相关。

  另外,本系列文章中的部分源代码参考了一些优秀程序员的开源项目,由于篇幅的关系我们不能一一列举,在此一并表示感谢。

  So, let‘s go.

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原文地址:http://www.cnblogs.com/happy-pm/p/3809367.html

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