RAW_SOCKET

sock_raw原始套接字編程可以接收到本機網卡上的數據幀或者數據包,對與監聽網絡的流量和分析是很有作用的.一共可以有3種方式創建這種socket
 
1.socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP|IPPROTO_UDP|IPPROTO_ICMP)發送接收ip數據包
2.socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))發送接收以太網數據幀
3.socket(AF_INET, SOCK_PACKET, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))過時了,不要用啊
 
理解一下SOCK_RAW的原理, 比如網卡收到了一個 14+20+8+100+4 的udp的以太網數據幀.
 
首先,網卡對該數據幀進行硬過濾(根據網卡的模式不同會有不同的動作,如果設置了promisc混雜模式的話,則不做任何過濾直接交給下一層輸 入例程,否則非本機mac或者廣播mac會被直接丟棄).按照上面的例子,如果成功的話,會進入ip輸入例程.但是在進入ip輸入例程之前,系統會檢查系 統中是否有通過socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, ..)創建的套接字.如果有的話並且協議相符,在這個例子中就是需要ETH_P_IP或者ETH_P_ALL類型.系統就給每個這樣的socket接收緩 衝區發送一個數據幀拷貝.然後進入下一步.
 
其次,進入了ip輸入例程(ip層會對該數據包進行軟過濾,就是檢查校驗或者丟棄非本機ip或者廣播ip的數據包等,具體要參考源代碼),例子 中就是如果成功的話會進入udp輸入例程.但是在交給udp輸入例程之前,系統會檢查系統中是否有通過socket(AF_INET, SOCK_RAW, ..)創建的套接字.如果有的話並且協議相符,在這個例子中就是需要IPPROTO_UDP類型.系統就給每個這樣的socket接收緩衝區發送一個數據 幀拷貝.然後進入下一步.
 
最後,進入udp輸入例程 ...
 
ps:如果校驗和出錯的話,內核會直接丟棄該數據包的.而不會拷貝給sock_raw的套接字,因爲校驗和都出錯了,數據肯定有問題的包括所有信息都沒有意義了.
 
進一步分析他們的能力.
1. socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP);
能:該套接字可以接收協議類型爲(tcp udp icmp等)發往本機的ip數據包,從上面看的就是20+8+100.
不能:不能收到非發往本地ip的數據包(ip軟過濾會丟棄這些不是發往本機ip的數據包).
不能:不能收到從本機發送出去的數據包.
發送的話需要自己組織tcp udp icmp等頭部.可以setsockopt來自己包裝ip頭部
這種套接字用來寫個ping程序比較適合
     
2. socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(x)); 
這個套接字比較強大,創建這種套接字可以監聽網卡上的所有數據幀.從上面看就是20+20+8+100.最後一個以太網crc從來都不算進來的,因爲內核已經判斷過了,對程序來說沒有任何意義了.
能: 接收發往本地mac的數據幀
能: 接收從本機發送出去的數據幀(第3個參數需要設置爲ETH_P_ALL)
能: 接收非發往本地mac的數據幀(網卡需要設置爲promisc混雜模式)
協議類型一共有四個
ETH_P_IP  0x800      只接收發往本機mac的ip類型的數據幀
ETH_P_ARP 0x806      只接受發往本機mac的arp類型的數據幀
ETH_P_ARP 0x8035     只接受發往本機mac的rarp類型的數據幀
ETH_P_ALL 0x3        接收發往本機mac的所有類型ip arp rarp的數據幀, 接收從本機發出的所有類型的數據幀.(混雜模式打開的情況下,會接收到非發往本地mac的數據幀)
 
發送的時候需要自己組織整個以太網數據幀.所有相關的地址使用struct sockaddr_ll 而不是struct sockaddr_in(因爲協議簇是PF_PACKET不是AF_INET了),比如發送給某個機器,對方的地址需要使用struct sockaddr_ll.
 
這種socket大小通吃,強悍
下面是一段相關的代碼:
 

     ...
    int sockfd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL));
    struct sockaddr_ll sll;
    memset( &sll, 0, sizeof(sll) );
    sll.sll_family = AF_PACKET;
    struct ifreq ifstruct;
    strcpy(ifstruct.ifr_name, "eth0");
    ioctl(sockfd, SIOCGIFINDEX, &ifstruct);
    sll.sll_ifindex = ifstruct.ifr_ifindex;
    sll.sll_protocol = htons(ETH_P_ALL);
    if(bind(fd, (struct sockaddr *) &sll, sizeof(sll)) == -) {
       perror("bind()");
    ...

 

int set_promisc(char *interface, int fd) {
        struct ifreq ifr;
        strcpy(ifr.ifr_name, interface);
        if(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, &ifr) == -1) {
                perror("iotcl()");
                return -1;
        }
        ifr.ifr_flags |= IFF_PROMISC;
        if(ioctl(fd, SIOCSIFFLAGS, &ifr) == -1) {
                perror("iotcl()");
                return -1;
        }
        return 0;
}
 
int unset_promisc(char *interface, int fd) {
        struct ifreq ifr;
        strcpy(ifr.ifr_name, interface);
        if(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, &ifr) == -1) {
                perror("iotcl()");
                return -1;
        }
        ifr.ifr_flags &= ~IFF_PROMISC;
        if(ioctl(fd, SIOCSIFFLAGS, &ifr) == -1) {
                perror("iotcl()");
                return -1;
        }
        return 0;
}

 

3. socket(AF_INET, SOCK_PACKET, htons(ETH_P_ALL))這個最好不要用,反正我不用...
 
總結使用方法: 1.只想收到發往本機某種協議的ip數據包的話用第一種就足夠了
            2. 更多的詳細的內容請使用第二種.包括ETH_P_ALL參數和混雜模式都可以使它的能力不斷的加強.
ps:很多自己的想法.虛擬機測試環境.有錯歡迎指出交流
qq:110024218
 
 
我寫的ping
 

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
 
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/socket.h"
#include "netinet/in.h"
#include "netinet/ip.h"
#include "netinet/ip_icmp.h"
#include "netdb.h"
#include "errno.h"
#include "arpa/inet.h"
#include "signal.h"
#include "sys/time.h"
 
extern int errno;
 
int sockfd;
struct sockaddr_in addr; //peer addr
char straddr[128]; //peer addr ip(char*)
char sendbuf[2048];
char recvbuf[2048];
int sendnum;
int recvnum;
int datalen = 30;
 
 
unsigned short my_cksum(unsigned short *data, int len) {
        int result = 0;
        for(int i=0; i<len/2; i++) {
                result += *data;
                data++;
        }
        while(result >> 16)result = (result&0xffff) + (result>>16);
        return ~result;
}
void tv_sub(struct timeval* recvtime, const struct timeval* sendtime) {
        int sec = recvtime->tv_sec - sendtime->tv_sec;
        int usec = recvtime->tv_usec - sendtime->tv_usec;
        if(usec >= 0) {
                recvtime->tv_sec = sec;
                recvtime->tv_usec = usec;
        } else {
                recvtime->tv_sec = sec-1;
                recvtime->tv_usec = -usec;
        }
}
 
void send_icmp() {
        struct icmp* icmp = (struct icmp*)sendbuf;
        icmp->icmp_type = ICMP_ECHO;
        icmp->icmp_code = 0;
        icmp->icmp_cksum = 0;
        icmp->icmp_id = getpid(); //needn't use htons() call, because peer networking kernel didn't handle this data and won't make different meanings(bigdian litteldian) 
        icmp->icmp_seq = ++sendnum; //needn'
t use hotns() call too.
        gettimeofday((struct timeval*)icmp->icmp_data, NULL);
        int len = 8+datalen;
        icmp->icmp_cksum = my_cksum((unsigned short*)icmp, len);
        int retval = sendto(sockfd, sendbuf, len, 0, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
        if(retval == -1){
                perror("sendto()");
                exit(-1);
        } else {
// printf("send icmp request to %s(%d) bytes/n", straddr, len);
        }
}
void recv_icmp() {
        struct timeval *sendtime;
        struct timeval recvtime;
 
        for(;;) {
                int n = recvfrom(sockfd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, 0, 0);
                if(== -1) {
                        if(errno == EINTR)continue;
                        else {
                                perror("recvfrom()");
                                exit(-1);
                        }
                } else {
                        gettimeofday(&recvtime, NULL);
                        struct ip *ip = (struct ip*)recvbuf;
                        if(ip->ip_src.s_addr != addr.sin_addr.s_addr) {
// printf("ip_src is not : %s/n", straddr);
                                continue;
                        }
                        struct icmp *icmp = (struct icmp*)(recvbuf + ((ip->ip_hl)<<2));
                        if(icmp->icmp_id != getpid()) {
// printf("icmp_id is not :%d/n", getpid());
                                continue;
                        }
                        recvnum++;
                        sendtime = (struct timeval*)icmp->icmp_data;
                        tv_sub(&recvtime, sendtime);
                        printf("imcp echo from %s(%dbytes)/tttl=%d/tseq=%d/ttime=%d.%06d s/n",straddr, n, ip->ip_ttl, icmp->icmp_seq, recvtime.tv_sec, recvtime.tv_usec); 
                }
        }
}
void catch_sigalrm(int signum) {
        send_icmp();
        alarm(1);
}
void catch_sigint(int signum) {
        printf("/nPing statics:send %d packets, recv %d packets, %d%% lost.../n", sendnum,recvnum, (int)((float)(sendnum-recvnum)/sendnum)*100);
        exit(0);
}
 
int main(int argc, char **argv) {
        if(argc != 2) {
                printf("please use format: ping hostname/n");
                exit(-1);
        }
 
        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
        if(sockfd == -1) {
                perror("socket()");
                return -1;
        }
 
/* 
        int sendbufsize = 180;
        socklen_t sendbufsizelen = sizeof(sendbufsize);
        if(setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &sendbufsize, sendbufsizelen) ==-1)perror("setsockopt()");
        int recvbufsize;
        socklen_t recvbufsizelen;
        if(getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbufsize, &recvbufsizelen) ==-1)perror("getsockopt()");
*/
 
        memset(&addr, 0, sizeof(addr));
        addr.sin_family = AF_INET;
        int retval = inet_pton(AF_INET, argv[1], &addr.sin_addr);
        if(retval == -|| retval == 0) {
                struct hostent* host = gethostbyname(argv[1]);
                if(host == NULL) {
                        fprintf(stderr, "gethostbyname(%s):%s/n", argv[1], strerror(errno));
                        exit(-1);
                }
/*
                if(host->h_name != NULL)printf("hostent.h_name:%s/n", host->h_name);
                if(host->h_aliases != NULL && *(host->h_aliases) !=NULL)printf("hostent.h_aliases:%s/n", *(host->h_aliases));
                printf("hostent.h_addrtype:%d/n", host->h_addrtype);
                printf("hostent.h_length:%d/n", host->h_length);
*/
                if(host->h_addr_list != NULL && *(host->h_addr_list) != NULL) {
                        strncpy((char*)&addr.sin_addr, *(host->h_addr_list), 4);
                        inet_ntop(AF_INET, *(host->h_addr_list), straddr, sizeof(straddr));
                }
                printf("Ping address:%s(%s)/n/n", host->h_name, straddr);
        } else {
                strcpy(straddr, argv[1]);
                printf("Ping address:%s(%s)/n/n", straddr, straddr);
        }
 
        struct sigaction sa1;
        memset(&sa1, 0, sizeof(sa1));
        sa1.sa_handler = catch_sigalrm;
        sigemptyset(&sa1.sa_mask);
        sa1.sa_flags = 0;
        if(sigaction(SIGALRM, &sa1, NULL) == -1)perror("sigaction()");
        struct sigaction sa2;
        memset(&sa2, 0, sizeof(sa2));
        sa2.sa_handler = catch_sigint;
        sigemptyset(&sa2.sa_mask);
        sa2.sa_flags = 0;
        if(sigaction(SIGINT, &sa2, NULL) == -1)perror("sigaction()");
 
        alarm(1);
        recv_icmp();
 
        return 0;
}

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