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原始套接字基础(原始套接字系列二)

时间:2014-06-26 11:14:47      阅读:321      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:des   style   class   code   http   tar   

在进入Raw Socket多种强大的应用之前,我们先讲解怎样建立一个Raw Socket及怎样用建立的Raw Socket发送和接收IP包。

  建立Raw Socket

  在Windows平台上,为了使用Raw Socket,需先初始化WINSOCK:

// 启动 Winsock
WSAData wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 1), &wsaData) != 0)
{
 cerr << "Failed to find Winsock 2.1 or better." << endl;
 return 1;
}


  MAKEWORD(2, 1)组成一个版本字段,2.1版,同样的,MAKEWORD(2, 2)意味着2.2版。MAKEWORD本身定义为:

inline word MakeWord(const byte wHigh, const byte wLow)
{
 return ((word)wHigh) << 8 | wLow;
}


  因此MAKEWORD(2, 1)实际等同于0x0201。同样地,0x0101可等同于MAKEWORD(1, 1)。

  与WSAStartup()的函数为WSACleanup(),在所有的socket都使用完后调用,如:

void sock_cleanup()
{
 #ifdef WIN32
  sockcount--; 
  if (sockcount == 0)
   WSACleanup();
 #endif
}


  接下来,定义一个Socket句柄:

SOCKET sd; // RAW Socket句柄


  创建Socket并将句柄赋值给定义的sd,可以使用WSASocket()函数来完成,其原型为:

SOCKET WSASocket(int af, int type, int protocol, LPWSAPROTOCOL_INFO
lpProtocolInfo, GROUP g, DWORD dwFlags);


  其中的参数定义为:

  af:地址家族,一般为AF_INET,指代IPv4(The Internet Protocol version 4)地址家族。

  type:套接字类型,如果创建原始套接字,应该使用SOCK_RAW;

  Protocol:协议类型,如IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等;

  lpProtocolInfo :WSAPROTOCOL_INFO结构体指针;

  dwFlags:套接字属性标志。

  例如,下面的代码定义ICMP协议类型的原始套接字:

sd = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, 0, 0, 0);


  创建Socket也可以使用socket()函数:

SOCKET WSAAPI socket( int af, int type, int protocol);


  参数的定义与WSASocket()函数相同。

  为了使用socket()函数创建的Socket,还需要将这个Socket与sockaddr绑定:

SOCKADDR_IN addr_in;

addr_in.sin_family = AF_INET;
addr_in.sin_port = INADDR_ANY;
addr_in.sin_addr.S_un.S_addr = GetLocalIP();

nRetCode = bind(sd, (struct sockaddr*) &addr_in, sizeof(addr_in));
if (SOCKET_ERROR == nRetCode)
{
 printf("BIND Error!%d\n", WSAGetLastError());
}


  其中使用的struct sockaddr_in(即SOCKADDR_IN)为:

struct sockaddr_in
{
 unsigned short sin_family;
 unsigned short int sin_port;
 struct in_addr sin_addr;
 unsigned char sin_zero[8];
}


  而bind()函数第二个参数的struct sockaddr类型定义为:

struct sockaddr
{
 unisgned short as_family;
 char sa_data[14];
};


  实际上,bind()函数采用struct sockaddr是为了考虑兼容性,最终struct sockaddr和struct sockaddr_in的内存占用是等同的。struct sockaddr_in中的struct in_addr成员占用4个字节,为32位的IP地址,定义为:

typedef struct in_addr
{
 union
 {
  struct
  {
   u_char s_b1, s_b2, s_b3, s_b4;
  } S_un_b;
  struct
  {
   u_short s_w1, s_w2;
  } S_un_w;
  u_long S_addr;
 }
 S_un;
} IN_ADDR, *PIN_ADDR, FAR *LPIN_ADDR;


  把32位的IP地址定义为上述联合体将使用户可以以字节、半字或字方式读写同一个IP地址。同志们,注意了,这个技巧在许多软件开发中定义数据结构时被广泛采用。

  为了控制包的发送方式,我们可能会用到如下的这个十分重要的函数来设置套接字选项:

int setsockopt(
 SOCKET s, //套接字句柄
 int level, //选项level,如SOL_SOCKET
 int optname, //选项名,如SO_BROADCAST
 const char* optval, //选项值buffer指针
 int optlen //选项buffer长度
);


  例如,当level为SOL_SOCKET时,我们可以设置布尔型选项SO_BROADCAST从而控制套接字是否传送和接收广播消息。

  下面的代码通过设置IPPROTO_IP level的IP_HDRINCL选项为TRUE从而使能程序员亲自处理IP包报头

//设置 IP 头操作选项
BOOL flag = TRUE;
setsockopt(sd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*) &flag, sizeof(flag);


  下面的函数用于控制套接字:

int ioctlsocket(
 SOCKET s,
 long cmd, //命令
 u_long* argp //命令参数指针
);


  如下面的代码让socket接收所有报文(sniffer模式):

 

u_long iMode = 1;
ioctlsocket(sd, SIO_RCVALL, & iMode); //让 sockRaw 接受所有的数据

 

Raw Socket发送报文

  发送报文的函数为:

int sendto(
 SOCKET s, //套接字句柄
 const char* buf, //发送缓冲区
 int len, //要发送的字节数
 int flags, //方式标志
 const struct sockaddr* to, //目标地址
 int tolen //目标地址长度
);


  或

int send(
 SOCKET s, //已经建立连接的套接字句柄
 const char* buf,
 int len,
 int flags
);


  send()函数的第1个参数只能是一个已经建立连接的套接字句柄,所以这个函数就不再需要目标地址参数输入。

  函数的返回值为实际发送的字节数,如果返回SOCKET_ERROR,可以通过WSAGetLastError()获得错误原因。请看下面的示例:

Raw Socket接收报文

  接收报文的函数为:

int recvfrom(
 SOCKET s, //套接字句柄
 char* buf, //接收缓冲区
 int len, //缓冲区字节数
 int flags, //方式标志
 struct sockaddr* from, //源地址
 int* fromlen 
);


  或

int recv(
 SOCKET s, //已经建立连接的套接字句柄
 char* buf,
 int len,
 int flags
);


  recv()函数的第1个参数只能是一个已经建立连接的套接字句柄,所以这个函数就不再需要源地址参数输入。

  函数的返回值为实际接收的字节数,如果返回SOCKET_ERROR,我们可以通过WSAGetLastError()函数获得错误原因。请看下面的示例:

int bread = recvfrom(sd, (char*)recv_buf, packet_size + sizeof(IPHeader), 0,
(sockaddr*) &source, &fromlen);
if (bread == SOCKET_ERROR)
{
 //…读失败
 if(WSAGetLastError()==WSAEMSGSIZE)
 {
  //…接收buffer太小
 }
 return - 1;
}


  原始套接字按如下规则接收报文:若接收的报文中协议类型和定义的原始套接字匹配,那么,接收的所有数据拷贝入套接字中;如果套接字绑定了本地地址,那么只有接收数据IP头中对应的目的地址等于本地地址,接收到的数据才拷贝到套接字中;如果套接字定义了远端地址,那么,只有接收数据IP头中对应的源地址与远端地址匹配,接收的数据才拷贝到套接字中。

 

建立报文

  在利用Raw Socket发送报文时,报文的IP头、TCP头、UDP头等需要程序员亲自赋值,从而达到极大的灵活性。下面的程序利用Raw Socket发送TCP报文,并完全手工建立报头:

 

int sendTcp(unsigned short desPort, unsigned long desIP)
{
 WSADATA WSAData;
 SOCKET sock;
 SOCKADDR_IN addr_in;
 IPHEADER ipHeader;
 TCPHEADER tcpHeader;
 PSDHEADER psdHeader;

 char szSendBuf[MAX_LEN] = { 0 };
 BOOL flag;
 int rect, nTimeOver;

 if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &WSAData) != 0)
 {
  printf("WSAStartup Error!\n");
  return false;
 }

 if ((sock = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW, NULL, 0,
WSA_FLAG_OVERLAPPED)) == INVALID_SOCKET)
 {
  printf("Socket Setup Error!\n");
  return false;
 }
 flag = true;
 if (setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*) &flag, sizeof(flag)) ==SOCKET_ERROR)
 {
  printf("setsockopt IP_HDRINCL error!\n");
  return false;
 }

 nTimeOver = 1000;
 if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (char*) &nTimeOver, sizeof
(nTimeOver)) == SOCKET_ERROR)
 {
  printf("setsockopt SO_SNDTIMEO error!\n");
  return false;
 }
 addr_in.sin_family = AF_INET;
 addr_in.sin_port = htons(desPort);
 addr_in.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(desIP);

 //填充IP报头
 ipHeader.h_verlen = (4 << 4 | sizeof(ipHeader) / sizeof(unsigned long));
 // ipHeader.tos=0;
 ipHeader.total_len = htons(sizeof(ipHeader) + sizeof(tcpHeader));
 ipHeader.ident = 1;
 ipHeader.frag_and_flags = 0;
 ipHeader.ttl = 128;
 ipHeader.proto = IPPROTO_TCP;
 ipHeader.checksum = 0;
 ipHeader.sourceIP = inet_addr("localhost");
 ipHeader.destIP = desIP;

 //填充TCP报头
 tcpHeader.th_dport = htons(desPort);
 tcpHeader.th_sport = htons(SOURCE_PORT); //源端口号
 tcpHeader.th_seq = htonl(0x12345678);
 tcpHeader.th_ack = 0;
 tcpHeader.th_lenres = (sizeof(tcpHeader) / 4 << 4 | 0);
 tcpHeader.th_flag = 2; //标志位探测,2是SYN 
 tcpHeader.th_win = htons(512);
 tcpHeader.th_urp = 0;
 tcpHeader.th_sum = 0;

 psdHeader.saddr = ipHeader.sourceIP;
 psdHeader.daddr = ipHeader.destIP;
 psdHeader.mbz = 0;
 psdHeader.ptcl = IPPROTO_TCP;
 psdHeader.tcpl = htons(sizeof(tcpHeader));

 //计算校验和
 memcpy(szSendBuf, &psdHeader, sizeof(psdHeader));
 memcpy(szSendBuf + sizeof(psdHeader), &tcpHeader, sizeof(tcpHeader));
 tcpHeader.th_sum = checksum((unsigned short*)szSendBuf, sizeof(psdHeader) + sizeof
(tcpHeader));
 
 memcpy(szSendBuf, &ipHeader, sizeof(ipHeader));
 memcpy(szSendBuf + sizeof(ipHeader), &tcpHeader, sizeof(tcpHeader));
 memset(szSendBuf + sizeof(ipHeader) + sizeof(tcpHeader), 0, 4);
 ipHeader.checksum = checksum((unsigned short*)szSendBuf, sizeof(ipHeader) + sizeof
(tcpHeader));

 memcpy(szSendBuf, &ipHeader, sizeof(ipHeader));

 rect = sendto(sock, szSendBuf, sizeof(ipHeader) + sizeof(tcpHeader), 0,
(struct sockaddr*) &addr_in, sizeof(addr_in));
 if (rect == SOCKET_ERROR)
 {
  printf("send error!:%d\n", WSAGetLastError());
  return false;
 }
 else
  printf("send ok!\n");

 closesocket(sock);
 WSACleanup();

 return rect;
}

 

 

int bwrote = sendto(sd, (char*)send_buf, packet_size, 0, (sockaddr*) &dest,
sizeof(dest));
if (bwrote == SOCKET_ERROR)
{
 //…发送失败
 if(WSAGetLastError()==…)
 {
  //…
 }
 return - 1;
}
else if (bwrote < packet_size)
{
 //…发送字节 < 欲发送字节
}

 

 

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