Windows 2000下的Raw Socket編程

Windows 2000下的Raw Socket編程

作者：refdom ([email protected])
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2002/1/31

Windows2000在TCP/IP協議組件上做了很多改進，功能也有增強。比如在協議棧上的
調整，增大了默認窗口大小，以及高延遲鏈接新算法。同時在安全性上，可應用IPSec加強
安全性，比NT下有不少的改進。
Microsoft TCP/IP 組件包含“核心協議”、“服務”及兩者之間的“接口”。傳輸驅動程
序接口 (TDI) 與網絡設備接口規範 (NDIS) 是公用的。 此外，還有許多用戶模型應用程序
的更高級接口。最常用的接口是 Windows Sockets、遠程過程調用 (RPC) 和 NetBIOS。

Windows Sockets 是一個編程接口，它是在加州大學伯克利分校開發的套接字接口的基
礎上定義的。它包括了一組擴展件，以充分利用 Microsoft Windows 消息驅動的特點。規範
的 1.1 版是在 1993 年 1 月發行的，2.2.0 版在 1996 年 5 月發行。Windows 2000 支持
Winsock 2.2 版。在Winsock2中，支持多個傳輸協議的原始套接字，重疊I/O模型、服務質
量控制等。

這裏介紹Windows Sockets的一些關於原始套接字(Raw Socket)的編程。同Winsock1相
比，最明顯的就是支持了Raw Socket套接字類型，通過原始套接字，我們可以更加自如地
控制Windows下的多種協議，而且能夠對網絡底層的傳輸機制進行控制。

1、創建一個原始套接字，並設置IP頭選項。

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);

這裏，我們設置了SOCK_RAW標誌，表示我們聲明的是一個原始套接字類型。創建原
始套接字後，IP頭就會包含在接收的數據中，如果我們設定 IP_HDRINCL 選項，那麼，就
需要自己來構造IP頭。注意，如果設置IP_HDRINCL 選項，那麼必須具有 administrator
權限，要不就必須修改註冊表：
HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Services\Afd\Parameter\
修改鍵：DisableRawSecurity（類型爲DWORD），把值修改爲 1。如果沒有，就添加。

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

對於原始套接字在接收數據報的時候，要注意這麼幾點：
1、如果接收的數據報中協議類型和定義的原始套接字匹配，那麼，接收的所有數據就拷貝
到套接字中。
2、如果綁定了本地地址，那麼只有接收數據IP頭中對應的遠端地址匹配，接收的數據就拷
貝到套接字中。
3、如果定義的是外部地址，比如使用connect()，那麼，只有接收數據IP頭中對應的源地址
匹配，接收的數據就拷貝到套接字中。


2、構造IP頭和TCP頭

這裏，提供IP頭和TCP頭的結構：
// Standard TCP flags
#define URG 0x20
#define ACK 0x10
#define PSH 0x08
#define RST 0x04
#define SYN 0x02
#define FIN 0x01
typedef struct _iphdr //定義IP首部
{
unsigned char h_lenver; //4位首部長度+4位IP版本號
unsigned char tos; //8位服務類型TOS
unsigned short total_len; //16位總長度（字節）
unsigned short ident; //16位標識
unsigned short frag_and_flags; //3位標誌位
unsigned char ttl; //8位生存時間 TTL
unsigned char proto; //8位協議 (TCP, UDP 或其他)
unsigned short checksum; //16位IP首部校驗和
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 //定義TCP僞首部
{
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位序列號
unsigned int th_ack; //32位確認號
unsigned char th_lenres; //4位首部長度/6位保留字
unsigned char th_flag; //6位標誌位
USHORT th_win; //16位窗口大小
USHORT th_sum; //16位校驗和
USHORT th_urp; //16位緊急數據偏移量
}TCP_HEADER;

TCP僞首部並不是真正存在的，只是用於計算檢驗和。校驗和函數：

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);
}

當需要自己填充IP頭部和TCP頭部的時候，就同時需要自己計算他們的檢驗和。

3、發送原始套接字數據報

填充這些頭部稍微麻煩點，發送就相對簡單多了。只需要使用sendto()就OK。

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

下面是一個示例程序，可以作爲SYN掃描的一部分。

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>

#define SOURCE_PORT 7234
#define MAX_RECEIVEBYTE 255

typedef struct ip_hdr //定義IP首部
{
unsigned char h_verlen; //4位首部長度,4位IP版本號
unsigned char tos; //8位服務類型TOS
unsigned short total_len; //16位總長度（字節）
unsigned short ident; //16位標識
unsigned short frag_and_flags; //3位標誌位
unsigned char ttl; //8位生存時間 TTL
unsigned char proto; //8位協議 (TCP, UDP 或其他)
unsigned short checksum; //16位IP首部校驗和
unsigned int sourceIP; //32位源IP地址
unsigned int destIP; //32位目的IP地址
}IPHEADER;

typedef struct tsd_hdr //定義TCP僞首部
{
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
}PSDHEADER;

typedef struct tcp_hdr //定義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位序列號
unsigned int th_ack; //32位確認號
unsigned char th_lenres; //4位首部長度/6位保留字
unsigned char th_flag; //6位標誌位
USHORT th_win; //16位窗口大小
USHORT th_sum; //16位校驗和
USHORT th_urp; //16位緊急數據偏移量
}TCPHEADER;

//CheckSum:計算校驗和的子函數
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("******************************************\n");
printf("TCPPing\n");
printf("\t Written by Refdom\n");
printf("\t Email: [email protected]\n");
printf("Useage: TCPPing.exe Target_ip Target_port \n");
printf("*******************************************\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{
WSADATA WSAData;
SOCKET sock;
SOCKADDR_IN addr_in;
IPHEADER ipHeader;
TCPHEADER tcpHeader;
PSDHEADER psdHeader;

char szSendBuf[60]={0};
BOOL flag;
int rect,nTimeOver;

useage();

if (argc!= 3)
{ return false; }

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_OVERLAP
PED))==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(atoi(argv[2]));
addr_in.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(argv[1]);

//
//
//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("本地地址");
ipHeader.destIP=inet_addr(argv[1]);

//填充TCP首部
tcpHeader.th_dport=htons(atoi(argv[2]));
tcpHeader.th_sport=htons(SOURCE_PORT); //源端口號
tcpHeader.th_seq=htonl(0x12345678);
tcpHeader.th_ack=0;
tcpHeader.th_lenres=(sizeof(tcpHeader)/4<<4|0);
tcpHeader.th_flag=2; //修改這裏來實現不同的標誌位探測，2是SYN，1是FIN，16是ACK
探測 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));

//計算校驗和
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));

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 0;
}

4、接收數據
和發送原始套接字數據相比，接收就比較麻煩了。因爲在WIN我們不能用recv()來接
收raw socket上的數據，這是因爲，所有的IP包都是先遞交給系統核心，然後再傳輸到用
戶程序，當發送一個raws socket包的時候（比如syn），核心並不知道，也沒有這個數據被
發送或者連接建立的記錄，因此，當遠端主機迴應的時候，系統核心就把這些包都全部丟掉，
從而到不了應用程序上。所以，就不能簡單地使用接收函數來接收這些數據報。
要達到接收數據的目的，就必須採用嗅探，接收所有通過的數據包，然後進行篩選，
留下符合我們需要的。可以再定義一個原始套接字，用來完成接收數據的任務，需要設置
SIO_RCVALL，表示接收所有的數據。

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);

創建一個用於接收數據的原始套接字，我們可以用接收函數來接收數據包了。然後在使
用一個過濾函數達到篩選的目的，接收我們需要的數據包。