原始通訊端簡介（原始通訊端系列一)

標籤：des   style   class   code   http   tar   

大多數程式員所接觸到的通訊端（Socket）為兩類：

　　（1）流式通訊端（SOCK_STREAM）：一種連線導向的Socket，針對於連線導向的TCP服務應用；

　　（2）資料報式通訊端（SOCK_DGRAM）：一種不需連線的Socket，對應於不需連線的UDP服務應用。

　　從使用者的角度來看，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM這兩類通訊端似乎的確涵蓋了TCP/IP應用的全部，因為基於TCP/IP的應用，從協議棧的層次上講，在傳輸層的確只可能建立於TCP或UDP協議之上（圖1），而SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM又分別對應於TCP和UDP，所以幾乎所有的應用都可以用這兩類通訊端實現。

圖1 TCP/IP協議棧

　　但是，當我們面對如下問題時，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM將顯得這樣無助：

　　（1） 怎樣發送一個自訂的IP包？

　　（2） 怎樣發送一個ICMP協議包？

　　（3） 怎樣使本機進入雜糅模式，從而能夠進行網路sniffer？

　　（4） 怎樣分析所有經過網路的包，而不管這樣包是否是發給自己的？

　　（5） 怎樣偽裝本地的IP地址？

　　這使得我們必須面對另外一個深刻的主題――原始通訊端（Raw Socket）。Raw Socket廣泛應用於進階網路編程，也是一種廣泛的駭客手段。著名的網路sniffer、拒絕服務的攻擊（DOS）、IP欺騙等都可以以Raw Socket實現。

　　Raw Socket與標準通訊端（SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM）的區別在於前者直接置"根"於作業系統網路核心（Network Core），而SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM則"懸浮"於TCP和UDP協議的外圍，2所示：

圖2 Raw Socket與標準Socket

　　當我們使用Raw Socket的時候，可以完全自訂IP包，一切形式的包都可以"製造"出來。因此，本文事先必須對TCP/IP所涉及IP包結構進行必要的交待。

　　目前，IPv4的前序結構為：

版本號碼（4）	包頭長（4）	服務類型（8）	資料包長度（16）
標識（16）			位移量（16）
存留時間（8）		傳輸協議（8）	校正和（16）
源地址（32）
目的地址（32）
選項（8）		.........	填充

　　對其進行資料結構封裝：

typedef struct _iphdr //定義IP前序  {  　unsigned char h_lenver; //4位首部長度+4位IP版本號碼  　unsigned char tos; //8位服務類型TOS  　unsigned short total_len; //16位總長度（位元組）  　unsigned short ident; //16位標識  　unsigned short frag_and_flags; //3位標誌位  　unsigned char ttl; //8位存留時間 TTL  　unsigned char proto; //8位協議 (TCP, UDP 或其他)  　unsigned short checksum; //16位IP首部校正和  　unsigned int sourceIP; //32位源IP地址  　unsigned int destIP; //32位目的IP地址  } IP_HEADER;

　　或者將上述定義中的第一位元組按位拆分：

typedef struct _iphdr //定義IP前序  {  　unsigned char h_len : 4; //4位首部長度 　unsigned char ver : 4; //4位IP版本號碼  　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;

　　更加嚴格地講，上述定義中h_len、ver欄位的記憶體存放順序還與具體CPU的Endian有關，因此，更加嚴格的IP_HEADER可定義為：

typedef struct _iphdr //定義IP前序  {  　#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD) 　　unsigned char h_len : 4; //4位首部長度 　　unsigned char ver : 4; //4位IP版本號碼  　#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD) 　　unsigned char ver : 4; //4位IP版本號碼  　　unsigned char h_len : 4; //4位首部長度 　#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前序結構為：

源連接埠（16）			目的連接埠（16）
序號（32）
確認號（32）
TCP位移量（4）	保留（6）	標誌（6）	視窗（16）
校正和（16）			緊急（16）
選項（0或32）
資料（可變）

　　對應資料結構：

typedef struct psd_hdr //定義TCP偽前序  {  　unsigned long saddr; //源地址  　unsigned long daddr; //目的地址  　char mbz;  　char ptcl; //協議類型  　unsigned short tcpl; //TCP長度  }PSD_HEADER;  typedef struct _tcphdr //定義TCP前序  {  　unsigned short th_sport; //16位源連接埠  　unsigned short th_dport; //16位目的連接埠  　unsigned int th_seq; //32位序號  　unsigned int th_ack; //32位確認號  　unsigned char th_lenres; //4位首部長度/4位保留字  　unsigned char th_flag; //6位標誌位  　unsigned short th_win; //16位視窗大小  　unsigned short th_sum; //16位校正和  　unsigned short th_urp; //16位緊急資料位移量  } TCP_HEADER;

　　同樣地，TCP頭的定義也可以將位域拆分：

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前序為：

源連接埠（16）	目的連接埠（16）
報文長（16）	校正和（16）

　　對應的資料結構為：

typedef struct _udphdr //定義UDP前序  { 　unsigned short uh_sport;//16位源連接埠 　unsigned short uh_dport;//16位目的連接埠 　unsigned short uh_len;//16位長度 　unsigned short uh_sum;//16位校正和 } UDP_HEADER;

　　ICMP協議是網路層中一個非常重要的協議，其全稱為Internet Control Message Protocol（網際網路控制報文協議），ICMP協議彌補了IP的缺限，它使用IP協議進行資訊傳遞，向資料包中的源端節點提供發生在網路層的錯誤資訊反饋。ICMP前序為：

類型（8）	代碼（8）	校正和（16）
訊息內容

　　常用的回送與或回送響應ICMP訊息對應資料結構為：

typedef struct _icmphdr //定義ICMP前序(回送與或回送響應) {  　unsigned char i_type;//8位類型 　unsigned char i_code; //8位代碼  　unsigned short i_cksum; //16位校正和  　unsigned short i_id; //識別號（一般用進程號作為識別號）  　unsigned short i_seq; //報文序號  　unsigned int timestamp;//時間戳記  } ICMP_HEADER;

　　常用的ICMP報文包括ECHO-REQUEST（響應請求訊息）、ECHO-REPLY（響應應答訊息）、Destination Unreachable（目標不可到達訊息）、Time Exceeded（逾時訊息）、Parameter Problems（參數錯誤訊息）、Source Quenchs（源抑制訊息）、Redirects（重新導向訊息）、Timestamps（時間戳記訊息）、Timestamp Replies（時間戳記響應訊息）、Address Masks（位址遮罩請求訊息）、Address Mask Replies（位址遮罩響應訊息）等，是Internet上十分重要的訊息。後面章節中所涉及到的ping命令、ICMP拒絕服務的攻擊、路由欺騙都與ICMP協議息息相關。

　　另外，本系列文章中的部分原始碼參考了一些優秀程式員的開源項目，由於篇幅的關係我們不能一一列舉，在此一併表示感謝。

　　So, let‘s go.