- Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)原始UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送
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- 作者：Hokkien
雖然Windows XP SP2已經(jīng)不再支持原始TCP數(shù)據(jù)包的發(fā)送,，但就其本身作為一項(xiàng)技術(shù)而言,，掌握原始數(shù)據(jù)包的發(fā)送也是非常重要的,。今天我們要討論的原始UDP數(shù)據(jù)包的構(gòu)造，便是這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,。相信懂得了如何管理UDP頭,，其他協(xié)議的封裝應(yīng)該就不成問題了。在閱讀本文,，你需要具備以下知識(shí)：熟悉C語言,、Socket基礎(chǔ)知識(shí)和TCP/IP基礎(chǔ)知識(shí)。如果你已經(jīng)掌握了上面的知識(shí),，那就讓我們行動(dòng)吧,。
數(shù)據(jù)包格式
在對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝之前，我們有必要了解一下數(shù)據(jù)報(bào)格式,，圖1是IP頭格式,。我們所學(xué)的知識(shí)絕大部分都是從資料書籍中來的,，但資料畢竟是死的，當(dāng)我們拿到圖1所表示的格式時(shí),，似乎有點(diǎn)蒙——這個(gè)格式是什么意思?。吭趺纯?？我記得我初學(xué)的時(shí)候就老犯這種糊涂,。下面具體說明一下。
圖1
在認(rèn)識(shí)該格式之前,，我們有必要了解一下什么是“大尾”,，什么是“小尾”?！按笪病本褪歉呶蛔止?jié)排放在內(nèi)存的低端,，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高端?！靶∥病狈粗?。Intel處理器大多數(shù)使用小尾字節(jié)序，Motorola處理器大多數(shù)使用大尾（Big Endian）字節(jié)序,。既然不同的處理器處理的方式不一樣,，那么在網(wǎng)絡(luò)交流數(shù)據(jù)的時(shí)候便應(yīng)該使用同一套標(biāo)準(zhǔn)，不然肯定會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤的,。TCP/IP各層協(xié)議將字節(jié)序定義為大尾,，因此TCP/IP協(xié)議中使用的字節(jié)序通常稱之為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，因而在填充數(shù)據(jù)包的時(shí)候一定要注意字節(jié)順序,，不然會(huì)出錯(cuò),！還有，圖1的數(shù)據(jù)是從左至右字節(jié)由低向高,，這一點(diǎn)注意一下,，初學(xué)者容易犯錯(cuò),。
上面是一些需要注意的地方,，下面再說一下各個(gè)字段的含義。
1）版本號(hào)：標(biāo)志版本,；
2）分組長(zhǎng)度（HLEN）：報(bào)文頭部的字?jǐn)?shù)（字長(zhǎng)=32bits）,；
3）業(yè)務(wù)類型（Type of Service）：分組的處理方式；
4）總長(zhǎng)度（Total Length）：分組頭部和數(shù)據(jù)的總長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)）,；
5）標(biāo)識(shí)（Identification）,、標(biāo)記（Flags）、片偏移（Frag Offset）：對(duì)分組進(jìn)行分片,，以便允許網(wǎng)上不同MTU時(shí)能進(jìn)行傳送,；
6）生存時(shí)間（TTL）：規(guī)定分組在網(wǎng)上傳送的最長(zhǎng)時(shí)間（秒）,，防止分組無休止地要求網(wǎng)絡(luò)搜尋不存在的目的地址；
7）協(xié)議（Protocol）：發(fā)送分組的上層協(xié)議號(hào)（TCP= 6,，UDP=17）,；
8）校驗(yàn)和（Header Checksum）：分組頭校驗(yàn)和；
9）源和目的IP地址（Source and Destination IP Address）：標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的IP地址,；
10）IP選項(xiàng)（IP Options）：網(wǎng)絡(luò)測(cè)試,、調(diào)試、保密及其他,；
11）數(shù)據(jù)（Data）：上層協(xié)議數(shù)據(jù),。
根據(jù)上面的說明我們可以定義以下IP頭結(jié)構(gòu)。
typedef struct _IPHeader // 20字節(jié)的IP頭
{
UCHAR iphVerLen; // 版本號(hào)和頭長(zhǎng)度（各占4位）
UCHAR ipTOS; // 服務(wù)類型
USHORTipLength; // 封包總長(zhǎng)度,，即整個(gè)IP報(bào)的長(zhǎng)度
USHORTipID; // 封包標(biāo)識(shí),，惟一標(biāo)識(shí)發(fā)送的每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)
USHORTipFlags; // 標(biāo)志
UCHAR ipTTL; // 生存時(shí)間，就是TTL
UCHAR ipProtocol // 協(xié)議,，可能是TCP,、UDP、ICMP等
USHORTipChecksum; // 校驗(yàn)和
ULONG ipSource; // 源IP地址
ULONG ipDestination; // 目的IP地址
} IPHeader, *PIPHeader;
有了IP頭,，下面就應(yīng)該是UDP頭了,，如圖2所示。下面說一下各個(gè)字段的含義,。
圖2
1）源端口（Source Port）：呼叫端端口號(hào),；
2）目的端口（Destination Port）：被叫端端口號(hào)；
3）報(bào)頭長(zhǎng)度（HLEN）：報(bào)文頭部的字節(jié)數(shù),；
4）校驗(yàn)和（Checksum）：報(bào)頭和數(shù)據(jù)字段的校驗(yàn)和,；
5）數(shù)據(jù)（Data）：上層協(xié)議數(shù)據(jù)。
下面是定義的UDP頭結(jié)構(gòu),。
typedef struct _UDPHeader
{
USHORT sourcePort; // 源端口號(hào)
USHORT destinationPort;// 目的端口號(hào)
USHORT len; // 封包長(zhǎng)度
USHORT checksum; // 校驗(yàn)和
} UDPHeader, *PUDPHeader;
上面我詳細(xì)介紹了IP頭和UDP頭的格式,。在我們填充數(shù)據(jù)包的時(shí)候，應(yīng)該清楚IP頭,、UDP頭和傳輸數(shù)據(jù)的順序應(yīng)該與如圖3一致,。
圖3
編程實(shí)現(xiàn)
下面我們來看看發(fā)送原始UDP封包的代碼是如何實(shí)現(xiàn)的。首先我們要有一個(gè)IP校驗(yàn)碼,，這有前人寫好的專門代碼,，我們不必深究，拿來用就行,，再此不貼出來,，大家看雜志相關(guān)即可。下面是主程序的代碼,，很簡(jiǎn)單,，大家慢慢體會(huì),，相信會(huì)有所收獲的。
int main()
{// 輸入?yún)?shù)信息
char szDestIp[] = "88.88.88.88";
// <<== 填寫目的IP地址
char szSourceIp[] = "127.0.0.1";
// <<== 填寫你自己的IP地址
USHORT nDestPort = 4567; //目的端口
USHORT nSourcePort = 8888;//源端口
char szMsg[] = "大家好,，我是Hokkien,！ ";
int nMsgLen = strlen(szMsg);
// 創(chuàng)建原始套節(jié)字
SOCKET sRaw = ::socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP);
// 有效IP頭包含選項(xiàng)
BOOL bIncl = TRUE;
::setsockopt(sRaw, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&bIncl, sizeof(bIncl));
char buff[1024] = { 0 };
// 填充IP頭
IPHeader *pIphdr = (IPHeader *)buff;
pIphdr->iphVerLen = (4<<4 | (sizeof(IPHeader)/sizeof(ULONG)));
//版本與長(zhǎng)度
pIphdr->ipLength = ::htons(sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader) + nMsgLen);
//數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度
pIphdr->ipTTL = 128; //生存時(shí)間
pIphdr->ipProtocol = IPPROTO_UDP;//UDP
pIphdr->ipSource = ::inet_addr(szSourceIp); //源IP
pIphdr->ipDestination = ::inet_addr(szDestIp); //目的IP
pIphdr->ipChecksum = checksum((USHORT*)pIphdr, sizeof(IPHeader));
//校驗(yàn)碼，這是必需的,！
// 填充UDP頭
UDPHeader *pUdphdr = (UDPHeader *)&buff[sizeof(IPHeader)];
pUdphdr->sourcePort = htons(8888); //源端口
pUdphdr->destinationPort = htons(nDestPort);//目的端口
pUdphdr->len = htons(sizeof(UDPHeader) + nMsgLen);//報(bào)頭長(zhǎng)度
pUdphdr->checksum = 0; //校驗(yàn)和,，不是必需的
char *pData = &buff[sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader)];
memcpy(pData, szMsg, nMsgLen);
//填充校驗(yàn)和
ComputeUdpPseudoHeaderChecksum(pIphdr, pUdphdr, pData, nMsgLen);
// 設(shè)置目的地址
SOCKADDR_IN destAddr = { 0 };
destAddr.sin_family = AF_INET;
destAddr.sin_port = htons(nDestPort);
destAddr.sin_addr.S_un.S_addr = ::inet_addr(szDestIp);
// 發(fā)送原始UDP封包
int nRet;
for(int i=0; i<5; i++)
{
nRet = ::sendto(sRaw, buff,
sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader) + nMsgLen, 0, (sockaddr*)&destAddr, sizeof(destAddr));
if(nRet == SOCKET_ERROR)
{
printf(" sendto() failed: %d ", ::WSAGetLastError());
break;
}
else
{
printf(" sent %d bytes ", nRet);
}
}
::closesocket(sRaw);
getchar();
return 0;
}
總結(jié)
需要注意的是，如果這段代碼在Windows XP SP2以前的操作系統(tǒng)上運(yùn)行,，可以使用假的源IP地址,。但遺憾的是，Windows XP SP2中,，則必須指定一個(gè)有效的IP地址,，而且不是回環(huán)IP（即127.0.0.1）。Windows現(xiàn)在已經(jīng)不支持原始TCP的發(fā)送了,。這些種種限制,，使得我們?cè)赬P上玩黑玩得很不自在！為了取消這種限制,，我們可以開發(fā)自己的驅(qū)動(dòng),，但開發(fā)驅(qū)動(dòng)畢竟不是簡(jiǎn)單之事，我等菜鳥哪來這等本事啊,。不過可喜的是,，已經(jīng)有高人為我們開發(fā)了一套當(dāng)今非常流行的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)包驅(qū)動(dòng)Winpcap，完全可以取消上面的限制,！對(duì)于這種方法,，我們以后再討論，大家期待一下,，呵呵
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