一. 摘要
Raw Socket: 原始套接字
可以用它來發送和接收 IP 層以上的原始數據包, 如 ICMP, TCP, UDP...
int sockRaw = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
這樣我們就創建了一個 Raw Socket
Sniffer: 嗅探器
關于嗅探器的原理我想大多數人可能都知道
1. 把網卡置于混雜模式;
2. 捕獲數據包;
3. 分析數據包.
但具體的實現知道的人恐怕就不是那么多了. 好, 現在讓我們用 Raw Socket 的做一個自已的 Sniffer.
二. 把網卡置于混雜模式
在正常的情況下，一個網絡接口應該只響應兩種數據幀:
一種是與自己硬件地址相匹配的數據幀
一種是發向所有機器的廣播數據幀
如果要網卡接收所有通過它的數據, 而不管是不是發給它的, 那么必須把網卡置于混雜模式. 也就是說讓它的思維混亂, 不按正常的方式工作. 用 Raw Socket 實現代碼如下:
setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*)&flag, sizeof(flag); //設置 IP 頭操作選項
bind(sockRaw, (PSOCKADDR)&addrLocal, sizeof(addrLocal); //把 sockRaw 綁定到本地網卡上
ioctlsocket(sockRaw, SIO_RCVALL, &dwValue); //讓 sockRaw 接受所有的數據
flag 標志是用來設置 IP 頭操作的, 也就是說要親自處理 IP 頭: bool flag = ture;
addrLocal 為本地地址: SOCKADDR_IN addrLocal;
dwValue 為輸入輸出參數, 為 1 時執行, 0 時取消: DWORD dwValue = 1;
沒想到這么簡單吧?
三. 捕獲數據包
你的 sockRaw 現在已經在工作了, 可以在局域網內其它的電腦上用 Sniffer 檢測工具檢測一下, 看你的網卡是否處于混雜模式(比如 DigitalBrain 的 ARPKiller).
不能讓他白白的浪費資源啊, 抓包!
recv(sockRaw, RecvBuf, BUFFER_SIZE, 0); //接受任意數據包
#define BUFFER_SIZE 65535
char RecvBuf[BUFFER_SIZE];
越來越發現 Sniffer 原來如此的簡單了, 這么一個函數就已經完成抓取數據包的任務了.
四. 分析數據包
這回抓來的包和平常用 Socket 接受的包可就不是一回事兒了, 里面包含 IP, TCP 等原始信息. 要分析它首先得知道這些結構.
數據包的總體結構:
----------------------------------------------
| ip header | tcp header(or x header) | data |
----------------------------------------------
IP header structure:
4 8 16 32 bit
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
| Ver | IHL |Type of service | Total length |
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
| Identification | Flags | Fragment offset |
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
| Time to live | Protocol | Header checksum |
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
| Source address |
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
| Destination address |
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
| Option + Padding |
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
| Data |
|--------|--------|----------------|--------------------------------|
TCP header structure:
16 32 bit
|--------------------------------|--------------------------------|
| Source port | Destination port |
|--------------------------------|--------------------------------|
| Sequence number |
|--------------------------------|--------------------------------|
| Acknowledgement number |
|--------------------------------|--------------------------------|
| Offset | Resrvd |U|A|P|R|S|F| Window |
|--------------------------------|--------------------------------|
| Checksum | Urgent pointer |
|--------------------------------|--------------------------------|
| Option + Padding |
|--------------------------------|--------------------------------|
| Data |
|--------------------------------|--------------------------------|
五. 實現 Sniffer
OK!
現在都清楚了, 還等什么.
下面是我用 BCB6 寫的一個 Simple Sniffer 的代碼, 僅供參考.
（需要在工程文件里加入WS2_32.LIB這個文件）
//*************************************************************************//
//* CPP File: WMain.cpp
//* Simple Sniffer by shadowstar
//* http://shadowstar.126.com/
//*************************************************************************//
#include <vcl.h>
#pragma hdrstop
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <mstcpip.h>
#include <netmon.h>
#include "WMain.h"
//---------------------------------------------------------------------------
#pragma package(smart_init)
#pragma resource "*.dfm"
TMainForm *MainForm;
//---------------------------------------------------------------------------
__fastcall TMainForm::TMainForm(TComponent* Owner)
: TForm(Owner)
{
WSADATA WSAData;
BOOL flag = true;
int nTimeout = 1000;
char LocalName[16];
struct hostent *pHost;
//檢查 Winsock 版本號
if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &WSAData) != 0)
throw Exception("WSAStartup error!");
//初始化 Raw Socket
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)) == INVALID_SOCKET)
throw Exception("socket setup error!");
//設置IP頭操作選項
if (setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*)&flag, sizeof(flag)) == SOCKET_ERROR)
throw Exception("setsockopt IP_HDRINCL error!");
//獲取本機名
if (gethostname((char*)LocalName, sizeof(LocalName)-1) == SOCKET_ERROR)
throw Exception("gethostname error!");
//獲取本地 IP 地址
if ((pHost = gethostbyname((char*)LocalName)) == NULL)
throw Exception("gethostbyname error!");
addr_in.sin_addr = *(in_addr *)pHost->h_addr_list[0]; //IP
addr_in.sin_family = AF_INET;
addr_in.sin_port = htons(57274);
//把 sock 綁定到本地地址上
if (bind(sock, (PSOCKADDR)&addr_in, sizeof(addr_in)) == SOCKET_ERROR)
throw Exception("bind error!");
iSortDirection = 1;
}
//---------------------------------------------------------------------------
__fastcall TMainForm::~TMainForm()
{
WSACleanup();
}
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall TMainForm::btnCtrlClick(TObject *Sender)
{
TListItem *Item;
DWORD dwValue;
int nIndex = 0;
if (btnCtrl->Caption == "&Start")
{
dwValue = 1;
//設置 SOCK_RAW 為SIO_RCVALL，以便接收所有的IP包
if (ioctlsocket(sock, SIO_RCVALL, &dwValue) != 0)
throw Exception("ioctlsocket SIO_RCVALL error!");
bStop = false;
btnCtrl->Caption = "&Stop";
lsvPacket->Items->Clear();
}
else
{
dwValue = 0;
bStop = true;
btnCtrl->Caption = "&Start";
//設置SOCK_RAW為SIO_RCVALL，停止接收
if (ioctlsocket(sock, SIO_RCVALL, &dwValue) != 0)
throw Exception("WSAIoctl SIO_RCVALL error!");
}
while (!bStop)
{
if (recv(sock, RecvBuf, BUFFER_SIZE, 0) > 0)
{
nIndex++;
ip = *(IP*)RecvBuf;
tcp = *(TCP*)(RecvBuf + (ip.HdrLen & IP_HDRLEN_MASK));
Item = lsvPacket->Items->Add();
Item->Caption = nIndex;
Item->SubItems->Add(GetProtocolTxt(ip.Protocol));
Item->SubItems->Add(inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.SrcAddr));
Item->SubItems->Add(inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.DstAddr));
Item->SubItems->Add(tcp.SrcPort);
Item->SubItems->Add(tcp.DstPort);
Item->SubItems->Add(ntohs(ip.TotalLen));
}
Application->ProcessMessages();
}
}
//---------------------------------------------------------------------------
AnsiString __fastcall TMainForm::GetProtocolTxt(int Protocol)
{
switch (Protocol)
{
case IPPROTO_ICMP : //1 /* control message protocol */
return PROTOCOL_STRING_ICMP_TXT;
case IPPROTO_TCP : //6 /* tcp */
return PROTOCOL_STRING_TCP_TXT;
case IPPROTO_UDP : //17 /* user datagram protocol */
return PROTOCOL_STRING_UDP_TXT;
default :
return PROTOCOL_STRING_UNKNOWN_TXT;
}
}
//---------------------------------------------------------------------------
//*************************************************************************//
//* Header File: WMain.h for WMain.cpp class TMainForm
//*************************************************************************//
//---------------------------------------------------------------------------
#ifndef WMainH
#define WMainH
//---------------------------------------------------------------------------
#define BUFFER_SIZE 65535
#include <Classes.hpp>
#include <Controls.hpp>
#include <StdCtrls.hpp>
#include <Forms.hpp>
#include <ComCtrls.hpp>
#include <ExtCtrls.hpp>
#include <winsock2.h>
#include "netmon.h"
//---------------------------------------------------------------------------
class TMainForm : public TForm
{
__published: // IDE-managed Components
TPanel *Panel1;
TButton *btnCtrl;
TListView *lsvPacket;
TLabel *Label1;
void __fastcall btnCtrlClick(TObject *Sender);
void __fastcall lsvPacketColumnClick(TObject *Sender,
TListColumn *Column);
void __fastcall lsvPacketCompare(TObject *Sender, TListItem *Item1,
TListItem *Item2, int Data, int &Compare);
void __fastcall Label1Click(TObject *Sender);
private: // User declarations
AnsiString __fastcall GetProtocolTxt(int Protocol);
public: // User declarations
SOCKET sock;
SOCKADDR_IN addr_in;
IP ip;
TCP tcp;
PSUHDR psdHeader;
char RecvBuf[BUFFER_SIZE];
bool bStop;
int iSortDirection;
int iColumnToSort;
__fastcall TMainForm(TComponent* Owner);
__fastcall ~TMainForm();
};
//---------------------------------------------------------------------------
extern PACKAGE TMainForm *MainForm;
//---------------------------------------------------------------------------
#endif
偷了個懶, IP, TCP 頭及一些宏定義用了 netmon.h 的頭, 這個文件在 BCB6 的 include 目錄下可以找得到, 其中與本程序相關內容如下:
//*************************************************************************//
//* Header File: netmon.h
//*************************************************************************//
//
// IP Packet Structure
//
typedef struct _IP
{
union
{
BYTE Version;
BYTE HdrLen;
};
BYTE ServiceType;
WORD TotalLen;
WORD ID;
union
{
WORD Flags;
WORD FragOff;
};
BYTE TimeToLive;
BYTE Protocol;
WORD HdrChksum;
DWORD SrcAddr;
DWORD DstAddr;
BYTE Options[0];
} IP;
typedef IP * LPIP;
typedef IP UNALIGNED * ULPIP;
//
// TCP Packet Structure
//
typedef struct _TCP
{
WORD SrcPort;
WORD DstPort;
DWORD SeqNum;
DWORD AckNum;
BYTE DataOff;
BYTE Flags;
WORD Window;
WORD Chksum;
WORD UrgPtr;
} TCP;
typedef TCP *LPTCP;
typedef TCP UNALIGNED * ULPTCP;
// upper protocols
#define PROTOCOL_STRING_ICMP_TXT "ICMP"
#define PROTOCOL_STRING_TCP_TXT "TCP"
#define PROTOCOL_STRING_UDP_TXT "UDP"
#define PROTOCOL_STRING_SPX_TXT "SPX"
#define PROTOCOL_STRING_NCP_TXT "NCP"
#define PROTOCOL_STRING_UNKNOW_TXT "UNKNOW"
這個文件也有人聲稱沒有.
//*************************************************************************//
//* Header File: mstcpip.h
//*************************************************************************//
// Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.
#if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif
/* Argument structure for SIO_KEEPALIVE_VALS */
struct tcp_keepalive {
u_long onoff;
u_long keepalivetime;
u_long keepaliveinterval;
};
// New WSAIoctl Options
#define SIO_RCVALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1)
#define SIO_RCVALL_MCAST _WSAIOW(IOC_VENDOR,2)
#define SIO_RCVALL_IGMPMCAST _WSAIOW(IOC_VENDOR,3)
#define SIO_KEEPALIVE_VALS _WSAIOW(IOC_VENDOR,4)
#define SIO_ABSORB_RTRALERT _WSAIOW(IOC_VENDOR,5)
#define SIO_UCAST_IF _WSAIOW(IOC_VENDOR,6)
#define SIO_LIMIT_BROADCASTS _WSAIOW(IOC_VENDOR,7)
#define SIO_INDEX_BIND _WSAIOW(IOC_VENDOR,8)
#define SIO_INDEX_MCASTIF _WSAIOW(IOC_VENDOR,9)
#define SIO_INDEX_ADD_MCAST _WSAIOW(IOC_VENDOR,10)
#define SIO_INDEX_DEL_MCAST _WSAIOW(IOC_VENDOR,11)
// Values for use with SIO_RCVALL* options
#define RCVALL_OFF 0
#define RCVALL_ON 1
#define RCVALL_SOCKETLEVELONLY 2
現在我們自已的 Sniffer 就做好了, Run, Start......哇, 這么多數據包, 都是從這一臺機器上發出的, 它在干什么? 原來 Adminstrator 密碼為空, 中了尼姆達病毒!
六. 小結
優點: 實現簡單, 不需要做驅動程序就可實現抓包.
缺點: 數據包頭不含幀信息, 不能接收到與 IP 同層的其它數據包, 如 ARP, RARP...
這里提供的程序僅僅是一個 Sniffer 的例子, 沒有對數據包進行進一步的分析. 寫此文的目的在于熟悉Raw Socket 編程方法, 了解 TCP/IP 協議結構原理以及各協議之間的關系.
