黑客之旅――原始套接字（Raw Socket）透析(2)－－Raw Socket基础

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2.Raw Socket基础

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。

2.1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

2.2Raw 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：

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

}

2.3Raw 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。

2.4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;

}