socket编程：socket接口创建套接字（原始套接字）使用说明

最新推荐文章于 2024-07-21 10:43:15 发布

老王不让用

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分类专栏：协议栈 socket编程文章标签： socket编程 socket原始套接字

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/s2603898260/article/details/85020006

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本文详细介绍了原始套接字的使用场景，包括监听所有本机收发的数据和构造IP头的能力。原始套接字分为处理IP层和数据链路层的两类，分别通过socket(AF_INET, SOCK_RAW,...)和socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM,0)创建。内容涵盖套接字的功能、限制以及如何设置混杂模式进行数据帧监听。" 112719675,6918835,Excel实时刷新网页数据：导入多页外汇牌价,"['Excel技巧', '数据导入', '实时数据', 'Power Query']

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1.原始套接字使用场景

我们平常所用到的网络编程都是在应用层收发数据，每个程序只能收到发给自己的数据，即每个程序只能收到来自该程序绑定的端口的数据。收到的数据往往只包括应用层数据，原有的头部信息在传递过程中被隐藏了。某些情况下我们需要执行更底层的操作，比如监听所有本机收发的数据、修改报头等，而像SOCK_STREAM、SOCK_DGRAMZ则通常用于应用层，并不能满足该需求。

通过原始套接字，我们可以抓取所有发送到本机的IP包（包括IP头和TCP/UDP/ICMP包头），也可以抓取所有本机收到的帧（包括数据链路层协议头）。普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文，而SOCK_RAW可以。利用原始套接字，我们可以自己构造IP头。

2.原始套接字分类及套接字函数简介

         有两种原始套接字：
                  一种是处理IP层及其上的数据，通过指定socket第一个参数为AF_INET来创建这种套接字。
                  另一种是处理数据链路层及其上的数据，通过指定socket第一个参数为PF_PACKET来创建这种套接字。

socket函数简介：

3. 套接字用法及应用场景

4. 两种套接字对比

在上面的表格中我们知道socket(AF_INET, SOCK_RAW,...) 和socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM,0)这两种创建的套接字均可以接收到完整的IP报文，但是他们接收到的有什么区别呢？接下来简单的说一下：

      结起来就是：
               socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP|IPPROTO_UDP|IPPROTO_ICMP)发送接收ip数据包
能：该套接字可以接收协议类型为(tcp udp icmp等)发往本机的ip数据包
不能：收到非发往本地ip的数据包(ip软过滤会丢弃这些不是发往本机ip的数据包)
不能：收到从本机发送出去的数据包
    发送的话需要自己组织tcp udp icmp等头部.可以setsockopt来自己包装ip头部，这种套接字用来写个ping程序比较适合。

socket(PF_PACKET, SOCK_RAW|SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))发送接收以太网数据帧。这种套接字比较强大，可以监听网卡上的所有数据帧

    能: 接收发往本地mac的数据帧
    能: 接收从本机发送出去的数据帧(第3个参数需要设置为ETH_P_ALL)
    能: 接收非发往本地mac的数据帧(网卡需要设置为promisc混杂模式)
协议类型一共有四个
ETH_P_IP 0x800 只接收发往本机mac的ip类型的数据帧
ETH_P_ARP 0x806 只接受发往本机mac的arp类型的数据帧
ETH_P_RARP 0x8035 只接受发往本机mac的rarp类型的数据帧
ETH_P_ALL 0x3 接收发往本机mac的所有类型ip arp rarp的数据帧, 接收从本机发出的所有类型的数据帧.(混杂模式打开的情况下,会接收到非发往本地mac的数据帧)

linux混杂模式命令：

ifconfig eth0 看是否有“PROMISC”标志

ifconfig eth0 promisc #设置混杂模式

ifconfig eth0 -promisc #取消混杂模式

抓取所有IP类型报文，转自百度百科

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <net/if.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <netinet/if_ether.h>
#include <netinet/in.h>

typedef struct _iphdr //定义IP首部 
{ 
    unsigned char h_verlen; //4位首部长度+4位IP版本号 
    unsigned char tos; //8位服务类型TOS 
    unsigned short total_len; //16位总长度（字节） 
    unsigned short ident; //16位标识 
    unsigned short frag_and_flags; //3位标志位 
    unsigned char ttl; //8位生存时间 TTL 
    unsigned char proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他) 
    unsigned short checksum; //16位IP首部校验和 
    unsigned int sourceIP; //32位源IP地址 
    unsigned int destIP; //32位目的IP地址 
}IP_HEADER; 

typedef struct _udphdr //定义UDP首部
{
    unsigned short uh_sport;    //16位源端口
    unsigned short uh_dport;    //16位目的端口
    unsigned int uh_len;//16位UDP包长度
    unsigned int uh_sum;//16位校验和
}UDP_HEADER;

typedef struct _tcphdr //定义TCP首部 
{ 
    unsigned short th_sport; //16位源端口 
    unsigned short th_dport; //16位目的端口 
    unsigned int th_seq; //32位序列号 
    unsigned int th_ack; //32位确认号 
    unsigned char th_lenres;//4位首部长度/6位保留字 
    unsigned char th_flag; //6位标志位
    unsigned short th_win; //16位窗口大小
    unsigned short th_sum; //16位校验和
    unsigned short th_urp; //16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER; 

typedef struct _icmphdr {  
    unsigned char  icmp_type;  
    unsigned char icmp_code; /* type sub code */  
    unsigned short icmp_cksum;  
    unsigned short icmp_id;  
    unsigned short icmp_seq;  
    /* This is not the std header, but we reserve space for time */  
    unsigned short icmp_timestamp;  
}ICMP_HEADER;

void analyseIP(IP_HEADER *ip);
void analyseTCP(TCP_HEADER *tcp);
void analyseUDP(UDP_HEADER *udp);
void analyseICMP(ICMP_HEADER *icmp);


int main(void)
{
    int sockfd;
     IP_HEADER *ip;
    char buf[10240];
    ssize_t n;
    /* capture ip datagram without ethernet header */
    if ((sockfd = socket(PF_PACKET,  SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_IP)))== -1)
    {    
        printf("socket error!\n");
        return 1;
    }
    while (1)
    {
        n = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
        if (n == -1)
        {
            printf("recv error!\n");
            break;
        }
        else if (n==0)
            continue;
        //接收数据不包括数据链路帧头
        ip = ( IP_HEADER *)(buf);
        analyseIP(ip);
        size_t iplen =  (ip->h_verlen&0x0f)*4;
        TCP_HEADER *tcp = (TCP_HEADER *)(buf +iplen);
        if (ip->proto == IPPROTO_TCP)
        {
            TCP_HEADER *tcp = (TCP_HEADER *)(buf +iplen);
            analyseTCP(tcp);
        }
        else if (ip->proto == IPPROTO_UDP)
        {
            UDP_HEADER *udp = (UDP_HEADER *)(buf + iplen);
            analyseUDP(udp);
        }
        else if (ip->proto == IPPROTO_ICMP)
        {
            ICMP_HEADER *icmp = (ICMP_HEADER *)(buf + iplen);
            analyseICMP(icmp);
        }
        else if (ip->proto == IPPROTO_IGMP)
        {
            printf("IGMP----\n");
        }
        else
        {
            printf("other protocol!\n");
        }        
        printf("\n\n");
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

void analyseIP(IP_HEADER *ip)
{
    unsigned char* p = (unsigned char*)&ip->sourceIP;
    printf("Source IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[0],p[1],p[2],p[3]);
    p = (unsigned char*)&ip->destIP;
    printf("Destination IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[0],p[1],p[2],p[3]);

}

void analyseTCP(TCP_HEADER *tcp)
{
    printf("TCP -----\n");
    printf("Source port: %u\n", ntohs(tcp->th_sport));
    printf("Dest port: %u\n", ntohs(tcp->th_dport));
}

void analyseUDP(UDP_HEADER *udp)
{
    printf("UDP -----\n");
    printf("Source port: %u\n", ntohs(udp->uh_sport));
    printf("Dest port: %u\n", ntohs(udp->uh_dport));
}

void analyseICMP(ICMP_HEADER *icmp)
{
    printf("ICMP -----\n");
    printf("type: %u\n", icmp->icmp_type);
    printf("sub code: %u\n", icmp->icmp_code);
}

抓取底层整个以太网报文：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <net/if.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <netinet/if_ether.h>
#include <netinet/in.h>

typedef struct _iphdr //定义IP首部 
{ 
    unsigned char h_verlen; //4位首部长度+4位IP版本号 
    unsigned char tos; //8位服务类型TOS 
    unsigned short total_len; //16位总长度（字节） 
    unsigned short ident; //16位标识 
    unsigned short frag_and_flags; //3位标志位 
    unsigned char ttl; //8位生存时间 TTL 
    unsigned char proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他) 
    unsigned short checksum; //16位IP首部校验和 
    unsigned int sourceIP; //32位源IP地址 
    unsigned int destIP; //32位目的IP地址 
}IP_HEADER; 


void analyseIP(IP_HEADER *ip)
{
    unsigned char* p = (unsigned char*)&ip->sourceIP;
    printf("Source IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[0],p[1],p[2],p[3]);
    p = (unsigned char*)&ip->destIP;
    printf("Destination IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[0],p[1],p[2],p[3]);

}


int main(void)
{
    int sockfd;
    IP_HEADER *ip;
    unsigned char buf[10240];
    unsigned char src_mac[18] = "";
    unsigned char dst_mac[18] = "";
    ssize_t n;
    /* capture ip datagram without ethernet header */
    if ((sockfd = socket(PF_PACKET,  SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL )))== -1)
    {    
        printf("socket error!\n");
        return 1;
    }
    unsigned int ip_packet_num = 0;
    
    while (1)
    {
        n = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
        if (n == -1)
        {
            printf("recv error!\n");
            break;
        }
        else if (n==0)
            continue;
        
        //接收数据不包括数据链路帧头
        ip_packet_num++;

        sprintf(dst_mac,"%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], buf[4], buf[5]);
        sprintf(src_mac,"%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", buf[6], buf[7], buf[8], buf[9], buf[10], buf[11]);
        unsigned short protocl_no = *(unsigned short*)(buf+12);
        printf("protocl_no=0x%04x\n",ntohs(protocl_no));            

        if(buf[12]==0x08 && buf[13]==0x00)
        {   printf("dst_mac=%s\n",dst_mac);
            printf("src_mac=%s\n",src_mac);
            analyseIP((IP_HEADER *)(buf+14));
        }      
  
        sleep(1);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

运行结果：