前言
Oracle 客戶端與服務端採用TNS作爲其數據交換協議。TNS全稱Transparent Network Substrate，是與Oracle數據庫服務器通訊的專有協議，該協議爲Oracle內部協議，不向外界公開，在此之前，已經有一些反向工程的實踐對各個版本的TNS進行解析，比如wireshark就有專門的TNS分析工具，中文的協議解析可參見《ORACLE協議分析》本系列基礎介紹中關於TNS包基礎格式，及連接包等均沿用wireshark提供的格式。本系列重點分析TNS 314下的客戶端與服務端之間的通訊，通過抓包分析，查看在不同客戶端，不同服務端情況下傳輸方式的不同，嘗試還原其協議細節，實現對協議中一些關鍵內容的解析，如登錄用戶名，協議版本，oracle版本，sql命令，同時給出示例LUA代碼。爲了分析不同客戶端架構，本系列使用了兩類客戶端32位與64位客戶端進行測試，同時重點使用了多個廠商的不同客戶端（Navicat、PLSQL、SQLPlus）同時也兼顧分析了OJDBC Thin Client的情況。服務端採用11g和12c兩個版本。本文主要分析連接建立，身份驗證、命令傳輸和返回、以及錯誤信息返回的過程。
方法及工具
主要採用wireshark對客戶端與Oracle間的通訊進行抓包分析。
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客戶端： |
服務端 |
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Navicat Premium 15 64bit |
Oracle 11g 64bit Linux |
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Navicat Premius 12 32bit |
Oracle 12c 64bit windows |
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PLSQL 11.2 64bit |
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SQLPlus 11.2 64bit |
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OJDBC8（Thin Client） |
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分析過程中關於包類型定義等參考wireshark的tns 解析器代碼。
代碼示例說明
代碼示例用lua寫成，可以在openresty15 64bit window或linux版本下運行
其中從socket流中解碼用到了string.unpack 和pack 方法是純lua開源實現，是對c語言 lua 擴展lpack 的純lua模擬
系列目錄
協議介紹
Transparent Network Substrate顧名思義是對傳輸層協議無關，根據Oracle的介紹：TNS底層支持TCP，SSL TP，SDP，named pipeline等協議。在OSI七層協議體系中，TNS屬於會話層協議
詳細的介紹可參考
https://docs.oracle.com/cd/B28359_01/network.111/b28316/architecture.htm#NETAG004
Oracle版本與TNS協議版本對應關係
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Oracle 版本 |
TNS版本 |
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11gr2 12c |
tns314 |
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10g |
313 |
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9i |
312 |
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X |
311 |
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8i |
310 |
不同driver的差異
Oracle Client調用服務端，最終實現模式主要是 OCI和ThinDriver。
- OCI是C 語言的lib，和平臺相關，有linux和windows 版本；
- ThinDriver是純Java的包，與平臺無關；
很多人反映反編譯Java代碼看到的情況和用plsql等工具調用實現不同，大概率是此原因，但無論Navicat，SQLPlus，PLSQL都走的OCI。相應JDBC有兩種
- JDBC OCI Driver 走OCI調用，
- JDBC Thin Driver走 純Java實現
ThinDriver的實現與OCI的實現從抓包上看，在連接建立和認證過程差距不大，但Data包差距很大，無論Endian模式，還是具體數據類型封裝格式都有較大差異，在ThinDriver的實現中，很少未見出現Piggy Command的情況，所有非0或大於一位的byte或者int變量都會嚴格前序長度字段。
不同客戶端實現的差異
相同位數（都是64位或者都是32位）的不同客戶端的實現在抓包分析時也不太相同，大概表現有兩個方面，一個是流程上的不同，一個是數據上的不同，我們以執行select語句爲例，PLSQL和Navicat在流程上稍有差別，下圖是Navicat Premium15 執行的流程
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1 |
------- |
Data Piggyback(11) Cursor Close All(69) 注意此處也有可能是 03 5e |
-----> |
具體語句 |
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2 |
<----- |
Data DescribeInfo(10) 17 |
------- |
返回列 |
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3 |
------- |
Data UOCIFun(03) ExecuteARow(04) |
-----> |
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4 |
<----- |
Data ReturnStatus(04) |
------- |
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5 |
------- |
Data UOCIFun(03) FetchARow(05) |
-----> |
獲取其他值 |
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6 |
<----- |
Data RowTransferHeader(06) 01 |
------- |
返回值 |
而PLSQL中沒有中間3和4的部分。
數據上的不同有的時候是一些數據長度，有的時候是一些設置位上的差異，比如對於select 的Piggycommand（pagekage type 0x6 DataId=0x11 CallID=0x69）
這個包內容在Sqlplus，plsql，navicat上不僅內容，長度也就有差異
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語句 |
Plsql |
Sqlplus |
Navicat |
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Select |
fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 04 00 00 00 |
fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 00 00 00 00 05 00 00 00 當沒有輸入；05會變03 |
fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 05 00 00 00 |
不同客戶端位數間差異
32位客戶端和64位客戶端也有不同，比如32位客戶端中所有0xfe ff ff ff ff ff ff ff 全部以其補碼01代替。但64bit 的ThinClient也有此情況，所以很難說這些現象是否完全由位數造成，這會導致許多協議中許多部分的長度根據位數不同有一定區別。文中凡協議均會標註出不同客戶端位數下的長度，若未單獨標註，則說明二者無不同，例如Buddle execute Command命令格式：
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32bit |
64bit |
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序列號 |
1 |
1 |
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Piggy command |
9 or 13 |
16 or 20 |
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Buddle execute command 035e |
變長 |
變長 |
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