原始通訊端基礎（原始通訊端系列二）

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在進入Raw Socket多種強大的應用之前，我們先講解怎樣建立一個Raw Socket及怎樣用建立的Raw Socket發送和接收IP包。

　　建立Raw Socket

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

// 啟動 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)組成一個版本欄位，2.1版，同樣的，MAKEWORD(2, 2)意味著2.2版。MAKEWORD本身定義為：

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

　　因此MAKEWORD(2, 1)實際等同於0x0201。同樣地，0x0101可等同於MAKEWORD(1, 1)。

　　與WSAStartup()的函數為WSACleanup()，在所有的socket都使用完後調用，如：

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

　　接下來，定義一個Socket控制代碼：

SOCKET sd; // RAW Socket控制代碼

　　建立Socket並將控制代碼賦值給定義的sd，可以使用WSASocket()函數來完成，其原型為：

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

　　其中的參數定義為：

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

　　type：通訊端類型，如果建立原始通訊端，應該使用SOCK_RAW；

　　Protocol：協議類型，如IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP等；

　　lpProtocolInfo ：WSAPROTOCOL_INFO結構體指標；

　　dwFlags：通訊端屬性標誌。

　　例如，下面的代碼定義ICMP協議類型的原始通訊端：

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

　　建立Socket也可以使用socket()函數：

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

　　參數的定義與WSASocket()函數相同。

　　為了使用socket()函數建立的Socket，還需要將這個Socket與sockaddr綁定：

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）為：

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

　　而bind()函數第二個參數的struct sockaddr類型定義為：

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

　　實際上，bind()函數採用struct sockaddr是為了考慮相容性，最終struct sockaddr和struct sockaddr_in的記憶體佔用是等同的。struct sockaddr_in中的struct in_addr成員佔用4個位元組，為32位的IP地址，定義為：

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地址定義為上述聯合體將使使用者可以以位元組、半字或字方式讀寫同一個IP地址。同志們，注意了，這個技巧在許多軟體開發中定義資料結構時被廣泛採用。

　　為了控制包的發送方式，我們可能會用到如下的這個十分重要的函數來設定通訊端選項：

int setsockopt( 　SOCKET s, //通訊端控制代碼 　int level, //選項level，如SOL_SOCKET 　int optname, //選項名，如SO_BROADCAST 　const char* optval, //選項值buffer指標 　int optlen //選項buffer長度 );

　　例如，當level為SOL_SOCKET時，我們可以設定布爾型選項SO_BROADCAST從而控制通訊端是否傳送和接收廣播訊息。

　　下面的代碼通過設定IPPROTO_IP level的IP_HDRINCL選項為TRUE從而使能程式員親自處理IP包前序：

//設定 IP 頭操作選項 BOOL flag = TRUE; setsockopt(sd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*) &flag, sizeof(flag);

　　下面的函數用於控制通訊端：

int ioctlsocket( 　SOCKET s, 　long cmd, //命令 　u_long* argp //命令參數指標 );

　　如下面的代碼讓socket接收所有報文（sniffer模式）：

 

u_long iMode = 1; ioctlsocket(sd, SIO_RCVALL, & iMode); //讓 sockRaw 接受所有的資料

 

Raw Socket發送報文

　　發送報文的函數為：

int sendto( 　SOCKET s, //通訊端控制代碼 　const char* buf, //發送緩衝區 　int len, //要發送的位元組數 　int flags, //方式標誌 　const struct sockaddr* to, //目標地址 　int tolen //目標地址長度 );

　　或

int send( 　SOCKET s, //已經建立串連的通訊端控制代碼 　const char* buf, 　int len, 　int flags );

　　send()函數的第1個參數只能是一個已經建立串連的通訊端控制代碼，所以這個函數就不再需要目標地址參數輸入。

　　函數的傳回值為實際發送的位元組數，如果返回SOCKET_ERROR，可以通過WSAGetLastError()獲得錯誤原因。請看下面的樣本：

Raw Socket接收報文

　　接收報文的函數為：

int recvfrom( 　SOCKET s, //通訊端控制代碼 　char* buf, //接收緩衝區 　int len, //緩衝區位元組數 　int flags, //方式標誌 　struct sockaddr* from, //源地址 　int* fromlen  );

　　或

int recv( 　SOCKET s, //已經建立串連的通訊端控制代碼 　char* buf, 　int len, 　int flags );

　　recv()函數的第1個參數只能是一個已經建立串連的通訊端控制代碼，所以這個函數就不再需要源地址參數輸入。

　　函數的傳回值為實際接收的位元組數，如果返回SOCKET_ERROR，我們可以通過WSAGetLastError()函數獲得錯誤原因。請看下面的樣本：

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

　　原始通訊端按如下規則接收報文：若接收的報文中協議類型和定義的原始通訊端匹配，那麼，接收的所有資料拷貝入通訊端中；如果通訊端綁定了本地地址，那麼只有接收資料IP頭中對應的目的地址等於本地地址，接收到的資料才拷貝到通訊端中；如果通訊端定義了遠端地址，那麼，只有接收資料IP頭中對應的源地址與遠端地址匹配，接收的資料才拷貝到通訊端中。

 

建立報文

　　在利用Raw Socket發送報文時，報文的IP頭、TCP頭、UDP頭等需要程式員親自賦值，從而達到極大的靈活性。下面的程式利用Raw Socket發送TCP報文，並完全手工建立前序：

 

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前序 　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前序 　tcpHeader.th_dport = htons(desPort); 　tcpHeader.th_sport = htons(SOURCE_PORT); //源連接埠號碼 　tcpHeader.th_seq = htonl(0x12345678); 　tcpHeader.th_ack = 0; 　tcpHeader.th_lenres = (sizeof(tcpHeader) / 4 << 4 | 0); 　tcpHeader.th_flag = 2; //標誌位探測，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)); 　//計算校正和 　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) { 　//…發送失敗 　if(WSAGetLastError()==…) 　{ 　　//… 　} 　return - 1; } else if (bwrote < packet_size) { 　//…發送位元組 < 欲發送位元組 }