首页 > 代码库 > 原始套接字基础（原始套接字系列二）
原始套接字基础（原始套接字系列二）
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 } |