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主要内容
实例使用环境
知识储备
IP数据报格式
IP头结构体定义
TCP头格式
TCP头结构体定义
实例的调用演示
实例的完整代码
initsock.h
protoinfo.h文件
Sniffer.cpp文件
实例总结
基于原始套接字的网络封包嗅探的工作过程
Sniffer节点调用分析
在Visual Studio2019 的调用事项
问题一：程序的打开问题
问题二：解决编译器的C4996代码问题
主要内容
1，了解利用原始套接字进行通信程序的编写，编译和执行。
2，利用原始套接字编程将网卡设置为混杂模式，对局域网（自组网/机房网络/宿舍网络或其他）上传输的数据包进行捕获与分析；
3，能分析出捕获的IP数据包的生存时间、协议、头部校验和、源IP地址以及目标IP地址等内容。并将上述解析结果规范显示出来。
实例使用环境
操作系统： Microsoft Windows 11
编程环境： Visual Studio 2019
知识储备
IP数据报格式
IP数据报格式
IP头结构体定义
IP头结构体
typedef struct _IPHeader // 20字节的IP头
{
UCHAR iphVerLen; // 4位首部长度+4位IP版本号
UCHAR ipTOS; // 8位服务类型
USHORT ipLength; // 16位封包总长度，即整个IP报的长度
USHORT ipID; // 16位封包标识，惟一标识发送的每一个数据报
USHORT ipFlags; // 3位标志位+13报片偏移
UCHAR ipTTL; // 8位生存时间，就是TTL
UCHAR ipProtocol; // 8位协议，TCP、UDP、ICMP等
USHORT ipChecksum; // 16位IP首部校验和
ULONG ipSource; // 32位源IP地址
ULONG ipDestination; // 32位目标IP地址
} IPHeader, * PIPHeader;
TCP头格式
TCP包头格式
TCP头结构体定义
typedef struct _TCPHeader // 20字节的TCP头
{
USHORT sourcePort; // 16位源端口号
USHORT destinationPort; // 16位目的端口号
ULONG sequenceNumber; // 32位序列号
ULONG acknowledgeNumber; // 32位确认号
UCHAR dataoffset; // 高4位表示数据偏移，低6位保留字
UCHAR flags; // 6位标志位
USHORT windows; // 16位窗口大小
USHORT checksum; // 16位校验和
USHORT urgentPointer; // 16位紧急数据偏移量
} TCPHeader, * PTCPHeader;
实例的调用演示
程序成功绑定了本机的IP地址(注意不能是任意)
程序尝试嗅探主机中的IP数据封包，并成功解析出源IP地址以及目标IP地址，协议及对应端口等内容。
实例的完整代码
initsock.h
#include
#pragma comment(lib, "WS2_32") // 链接到WS2_32.lib
class CInitSock
{
public:
CInitSock(BYTE minorVer = 2, BYTE majorVer = 2)
{
// 初始化WS2_32.dll
WSADATA wsaData;
WORD sockVersion = MAKEWORD(minorVer, majorVer);
if (::WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
{
exit(0);
}
}
~CInitSock()
{
::WSACleanup();
}
};
protoinfo.h文件
// protoinfo.h文件
/*
定义协议格式
定义协议中使用的宏
*/
#ifndef __PROTOINFO_H__
#define __PROTOINFO_H__
#define ETHERTYPE_IP 0x0800
#define ETHERTYPE_ARP 0x0806
typedef struct _ETHeader // 14字节的以太头
{
UCHAR dhost[6]; // 目的MAC地址destination mac address
UCHAR shost[6]; // 源MAC地址source mac address
USHORT type; // 下层协议类型，如IP（ETHERTYPE_IP）、ARP（ETHERTYPE_ARP）等
} ETHeader, * PETHeader;
#define ARPHRD_ETHER 1
// ARP协议opcodes
#define ARPOP_REQUEST 1 // ARP 请求
#define ARPOP_REPLY 2 // ARP 响应
typedef struct _ARPHeader // 28字节的ARP头
{
USHORT hrd; // 硬件地址空间，以太网中为ARPHRD_ETHER
USHORT eth_type; // 以太网类型，ETHERTYPE_IP ？？
UCHAR maclen; // MAC地址的长度，为6
UCHAR iplen; // IP地址的长度，为4
USHORT opcode; // 操作代码，ARPOP_REQUEST为请求，ARPOP_REPLY为响应
UCHAR smac[6]; // 源MAC地址
UCHAR saddr[4]; // 源IP地址
UCHAR dmac[6]; // 目的MAC地址
UCHAR daddr[4]; // 目的IP地址
} ARPHeader, * PARPHeader;
// 协议
#define PROTO_ICMP 1
#define PROTO_IGMP 2
#define PROTO_TCP 6
#define PROTO_UDP 17
typedef struct _IPHeader // 20字节的IP头
{
UCHAR iphVerLen; // 版本号和头长度（各占4位）
UCHAR ipTOS; // 服务类型
USHORT ipLength; // 封包总长度，即整个IP报的长度
USHORT ipID; // 封包标识，惟一标识发送的每一个数据报
USHORT ipFlags; // 标志
UCHAR ipTTL; // 生存时间，就是TTL
UCHAR ipProtocol; // 协议，可能是TCP、UDP、ICMP等
USHORT ipChecksum; // 校验和
ULONG ipSource; // 源IP地址
ULONG ipDestination; // 目标IP地址
} IPHeader, * PIPHeader;
// 定义TCP标志
#define TCP_FIN 0x01
#define TCP_SYN 0x02
#define TCP_RST 0x04
#define TCP_PSH 0x08
#define TCP_ACK 0x10
#define TCP_URG 0x20
#define TCP_ACE 0x40
#define TCP_CWR 0x80
typedef struct _TCPHeader // 20字节的TCP头
{
USHORT sourcePort; // 16位源端口号
USHORT destinationPort; // 16位目的端口号
ULONG sequenceNumber; // 32位序列号
ULONG acknowledgeNumber; // 32位确认号
UCHAR dataoffset; // 高4位表示数据偏移
UCHAR flags; // 6位标志位
//FIN - 0x01
//SYN - 0x02
//RST - 0x04
//PUSH- 0x08
//ACK- 0x10
//URG- 0x20
//ACE- 0x40
//CWR- 0x80
USHORT windows; // 16位窗口大小
USHORT checksum; // 16位校验和
USHORT urgentPointer; // 16位紧急数据偏移量
} TCPHeader, * PTCPHeader;
typedef struct _UDPHeader
{
USHORT sourcePort; // 源端口号
USHORT destinationPort;// 目的端口号
USHORT len; // 封包长度
USHORT checksum; // 校验和
} UDPHeader, * PUDPHeader;
#endif // __PROTOINFO_H__
Sniffer.cpp文件
// Sniffer.cpp文件
#pragma warning(disable:4996)
#include "initsock.h"
#include "protoinfo.h"
#include
#include
#pragma comment(lib, "Advapi32.lib")
CInitSock theSock;
void DecodeTCPPacket(char* pData)
{
TCPHeader* pTCPHdr = (TCPHeader*)pData;
printf(" Port: %d -> %d \n", ntohs(pTCPHdr->sourcePort), ntohs(pTCPHdr->destinationPort));
// 下面还可以根据目的端口号进一步解析应用层协议
switch (::ntohs(pTCPHdr->destinationPort))
{
case 21:
break;
case 80:
case 8080:
break;
}
}
void DecodeIPPacket(char* pData)
{
IPHeader* pIPHdr = (IPHeader*)pData;
in_addr source, dest;
char szSourceIp[32], szDestIp[32];
printf("\n\n-------------------------------\n");
// 从IP头中取出源IP地址和目的IP地址
source.S_un.S_addr = pIPHdr->ipSource;
dest.S_un.S_addr = pIPHdr->ipDestination;
strcpy(szSourceIp, ::inet_ntoa(source));
strcpy(szDestIp, ::inet_ntoa(dest));
printf(" %s -> %s \n", szSourceIp, szDestIp);
// IP头长度
int nHeaderLen = (pIPHdr->iphVerLen & 0xf) * sizeof(ULONG);
switch (pIPHdr->ipProtocol)
{
case IPPROTO_TCP: // TCP协议
DecodeTCPPacket(pData + nHeaderLen);
break;
case IPPROTO_UDP:
break;
case IPPROTO_ICMP:
break;
}
}
void main()
{
// 创建原始套节字
SOCKET sRaw = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP);
// 获取本地IP地址
char szHostName[56];
SOCKADDR_IN addr_in;
struct hostent* pHost;
gethostname(szHostName, 56);
if ((pHost = gethostbyname((char*)szHostName)) == NULL)
return;
// 在调用ioctl之前，套节字必须绑定
addr_in.sin_family = AF_INET;
addr_in.sin_port = htons(0);
memcpy(&addr_in.sin_addr.S_un.S_addr, pHost->h_addr_list[0], pHost->h_length);
printf(" Binding to interface : %s \n", ::inet_ntoa(addr_in.sin_addr));
if (bind(sRaw, (PSOCKADDR)&addr_in, sizeof(addr_in)) == SOCKET_ERROR)
return;
// 设置SIO_RCVALL控制代码，以便接收所有的IP包
DWORD dwValue = 1;
if (ioctlsocket(sRaw, SIO_RCVALL, &dwValue) != 0)
return;
// 开始接收封包
char buff[1024];
int nRet;
while (TRUE)
{
nRet = recv(sRaw, buff, 1024, 0);
if (nRet > 0)
{
DecodeIPPacket(buff);
}
}
closesocket(sRaw);
}
实例总结
基于原始套接字的网络封包嗅探的工作过程
使用原始套接字写嗅探器的流程：
1 使用socket创建基于IP协议的原始套接字。
2 获取本地IP地址。
3 将原始套接字绑定到本地IP地址上。
4 使用ioctlsocket函数设置套接字选项SIO_RCVALL，即接受所有数据。
5 无尽调用recv函数。
Sniffer节点调用分析
通常的套接字程序只能响应与自己MAC地址相匹配的或是以广播形式发出的数据帧，对于其他形式的数据帧网络接口采取的动作是直接丢弃。为了使网卡接收所有经过它的封包，要将其设置为混杂模式。
程序运行之后，首先要创建原始套接字，将它绑定到一个明确的本地地址（不能为ADDR_ANY）,然后设置SIO_RCVALL控制代码，最后进入无限循环，不断调用recv函数接收经过本地网卡的IP封包。
程序接收到IP封包之后，调用自定义函数DecodeIPPaccket进行解包。这个函数萃取出封包中的协议头，向用户打印出协议信息，本次实验Sniffer程序仅解析了封包中的IP头和TCP头。
在Visual Studio2019 的调用事项
问题一：程序的打开问题
由于网络嗅探器程序需要较高的使用权限，所以要以编译器要以管理员的身份打开使用。
问题二：解决编译器的C4996代码问题
由于代码样例的使用规则与现行的编译器的代码定义规则(安全性过高)存在不兼容的问题，在尝试过许多方法后，尝试解决思路如下：
如果都没很好的解决问题，最后只能输入#pragma warning(disable:4996)强制忽略掉C4996所带来的警告程序恢复了正常运行。
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