自拍偷在线精品自拍偷,亚洲欧美中文日韩v在线观看不卡

捕獲TCP/IP協(xié)議棧數(shù)據(jù)包的原理

網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)管理
wireshark或tcpdump相信大家都用過(guò),這些工具看起來(lái)都很酷,因?yàn)槲覀兤綍r(shí)都是在界面看到應(yīng)用層的數(shù)據(jù),這些工具居然可以讓我們看到tcp/ip協(xié)議棧每層的數(shù)據(jù)。

[[398932]]

 本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「編程雜技」,作者 theanarkh   。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系編程雜技公眾號(hào)。

wireshark或tcpdump相信大家都用過(guò),這些工具看起來(lái)都很酷,因?yàn)槲覀兤綍r(shí)都是在界面看到應(yīng)用層的數(shù)據(jù),這些工具居然可以讓我們看到tcp/ip協(xié)議棧每層的數(shù)據(jù)。本文介紹一下查看tcp/ip協(xié)議棧數(shù)據(jù)的方法。并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)陋的sniffer,通過(guò)nodejs暴露出來(lái)使用。我們先看實(shí)現(xiàn)。

  1. #include <stdio.h> 
  2. #include <errno.h>  
  3. #include <unistd.h> 
  4. #include <sys/socket.h> 
  5. #include <sys/types.h>   
  6. #include <linux/in.h> 
  7. #include <linux/if_ether.h> 
  8. #include <stdlib.h> 
  9. #include <node_api.h> 
  10. #define DATA_LEN 500 
  11.  
  12. static napi_value start(napi_env env, napi_callback_info info) { 
  13.   int sockfd; 
  14.   int bytes; 
  15.   char data[DATA_LEN]; 
  16.   unsigned char *ipHeader; 
  17.   unsigned char *macHeader; 
  18.   unsigned char *transportHeader; 
  19.   // 對(duì)ETH_P_IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包感興趣,PF_PACKET在早期內(nèi)核是AF_INET 
  20.   sockfd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP)); 
  21.   if (sockfd < 0) { 
  22.     printf("創(chuàng)建socket錯(cuò)誤"); 
  23.     exit(1); 
  24.   } 
  25.  
  26.   while (1) { 
  27.     bytes = recvfrom(sockfd,data,DATA_LEN,0,NULL,NULL); 
  28.     printf("讀到字節(jié)數(shù):%d\n",bytes); 
  29.     macHeader = data; 
  30.     printf("MAC報(bào)文----------\n"); 
  31.     printf("源Mac地址: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n"
  32.            macHeader[0],macHeader[1],macHeader[2], 
  33.            macHeader[3],macHeader[4],macHeader[5]); 
  34.     printf("目的Mac地址: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n"
  35.            macHeader[6],macHeader[7],macHeader[8], 
  36.            macHeader[9],macHeader[10],macHeader[11]); 
  37.     printf("上層協(xié)議: %04x\n"
  38.            (macHeader[12] << 8) + macHeader[13]); 
  39.     // 跳過(guò)Mac頭 
  40.     ipHeader = data + 6 + 6 + 2; 
  41.     printf("IP報(bào)文--------\n"); 
  42.     printf("ip協(xié)議版本:%d\n"
  43.              (ipHeader[0] & 0xF0) >> 4);  
  44.     int ipHeaderLen = (ipHeader[0] & 0x0F) << 2; 
  45.     printf("首部長(zhǎng)度:%d\n"
  46.          ipHeaderLen); 
  47.     printf("區(qū)分服務(wù):%d\n"
  48.          ipHeader[1]);      
  49.     printf("總長(zhǎng)度:%d\n"
  50.          (ipHeader[2]<<8)+ipHeader[3]);  
  51.     printf("標(biāo)識(shí):%d\n"
  52.          (ipHeader[4]<<8)+ipHeader[5]); 
  53.     printf("標(biāo)志:%d\n"
  54.          (ipHeader[6] & 0xE0) >> 5);      
  55.     printf("片偏移:%d\n"
  56.          (ipHeader[6] & 0x11) + ipHeader[7]);   
  57.     printf("TTL:%d\n"
  58.          ipHeader[8]); 
  59.     printf("上層協(xié)議:%d\n"
  60.          ipHeader[9]);      
  61.     printf("首部校驗(yàn)和:%x%x\n"
  62.          ipHeader[10]+ipHeader[11]);                           
  63.     printf("源ip:%d.%d.%d.%d\n"
  64.          ipHeader[12],ipHeader[13], 
  65.          ipHeader[14],ipHeader[15]); 
  66.     printf("目的ip:%d.%d.%d.%d\n"
  67.          ipHeader[16],ipHeader[17], 
  68.          ipHeader[18],ipHeader[19]); 
  69.  
  70.     transportHeader = ipHeader + ipHeaderLen; 
  71.     printf("傳輸層報(bào)文-----------\n"); 
  72.     printf("源端口:%d\n"
  73.          (transportHeader[0]<<8)+transportHeader[1]); 
  74.     printf("目的端口:%d\n"
  75.          (transportHeader[2]<<8)+transportHeader[3]); 
  76.     printf("序列號(hào):%ud%ud%ud%ud\n"
  77.          transportHeader[4],transportHeader[5],transportHeader[6],transportHeader[7]); 
  78.     printf("確認(rèn)號(hào):%ud\n"
  79.          (transportHeader[8]<<24)+(transportHeader[9]<<16)+(transportHeader[10]<<8)+(transportHeader[11])); 
  80.     printf("傳輸層首部長(zhǎng)度:%d\n"
  81.         ((transportHeader[12] & 0xF0) >> 4) * 4); 
  82.     printf("FIN:%d\n"
  83.         transportHeader[13] & 0x01); 
  84.     printf("SYN:%d\n"
  85.         (transportHeader[13] & 0x02) >> 1); 
  86.     printf("RST:%d\n"
  87.         (transportHeader[13] & 0x04) >> 2); 
  88.     printf("PSH:%d\n"
  89.         (transportHeader[13] & 0x08) >> 3); 
  90.     printf("ACK:%d\n"
  91.         (transportHeader[13] & 0x016) >> 4); 
  92.     printf("URG:%d\n"
  93.         (transportHeader[13] & 0x32) >> 5); 
  94.     printf("窗口大?。?d\n"
  95.         (transportHeader[14] << 8) + transportHeader[15]); 
  96.     }} 
  97.  
  98. napi_value Init(napi_env env, napi_value exports) { 
  99.   napi_value func; 
  100.   napi_create_function(env, 
  101.                     NULL
  102.                     NAPI_AUTO_LENGTH, 
  103.                     start, 
  104.                     NULL
  105.                     &func); 
  106.   napi_set_named_property(env, exports, "start", func); 
  107.   return exports; 
  108.  
  109. NAPI_MODULE(NODE_GYP_MODULE_NAME, Init) 

我們看到實(shí)現(xiàn)并不復(fù)雜,首先創(chuàng)建一個(gè)socket,然后接收socket上面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析就行。上面的代碼可以捕獲到所有發(fā)給本機(jī)的tcp/ip包,下面我們看看效果(有些字段還沒(méi)有仔細(xì)處理)。

下面我們來(lái)看看底層的實(shí)現(xiàn)(2.6.13.1內(nèi)核)。我們從socket函數(shù)的實(shí)現(xiàn)開(kāi)始分析。

  1. asmlinkage long sys_socket(int family, int type, int protocol){ 
  2.   int retval; 
  3.   struct socket *sock; 
  4.   // 創(chuàng)建一個(gè)socket 
  5.   retval = sock_create(family, type, protocol, &sock); 
  6.   // 返回文件描述符給用戶 
  7.   retval = sock_map_fd(sock); 

接著看sock_create。

  1. int sock_create(int family, int type, int protocol, struct socket **res){ 
  2.   return __sock_create(family, type, protocol, res, 0); 
  3.  
  4. static int __sock_create(int family, int type, int protocol, struct socket **res, int kern){ 
  5.   int err; 
  6.   struct socket *sock; 
  7.   // 分配一個(gè)socket 
  8.   if (!(sock = sock_alloc())) { 
  9.     // ... 
  10.   } 
  11.   // socket類型 
  12.   sock->type  = type; 
  13.   err = -EAFNOSUPPORT; 
  14.   // 根據(jù)協(xié)議簇拿到對(duì)應(yīng)的函數(shù)集,然后調(diào)用create函數(shù) 
  15.   if ((err = net_families[family]->create(sock, protocol)) < 0) 
  16.     goto out_module_put; 

我們看到__sock_create的邏輯很簡(jiǎn)單,根據(jù)協(xié)議簇拿到對(duì)應(yīng)的函數(shù)集,然后執(zhí)行其create函數(shù)。我們看看PF_PACKET協(xié)議簇對(duì)應(yīng)的函數(shù)集。PF_PACKET協(xié)議簇通過(guò)packet_init注冊(cè)了對(duì)應(yīng)的函數(shù)集。

  1. static int __init packet_init(void){ 
  2.   sock_register(&packet_family_ops); 
  3.  
  4. static struct net_proto_family packet_family_ops = { 
  5.   .family = PF_PACKET, 
  6.   .create = packet_create, 
  7.   .owner  = THIS_MODULE, 
  8. }; 

我們看到create函數(shù)的值是packet_create。

  1. static int packet_create(struct socket *sock, int protocol){ 
  2.   struct sock *sk; 
  3.   struct packet_sock *po; 
  4.   int err; 
  5.   // 分配一個(gè)packet_sock結(jié)構(gòu)體 
  6.   sk = sk_alloc(PF_PACKET, GFP_KERNEL, &packet_proto, 1); 
  7.   // 賦值函數(shù)集 
  8.   sock->ops = &packet_ops; 
  9.   // 關(guān)聯(lián)socket和sock 
  10.   sock_init_data(sock, sk); 
  11.   // 拿到一個(gè)packet_sock結(jié)構(gòu)體,第一個(gè)字段是sock結(jié)構(gòu)體(struct packet_sock *po) 
  12.   po = pkt_sk(sk); 
  13.   sk->sk_family = PF_PACKET; 
  14.   // 接收數(shù)據(jù)包的函數(shù) 
  15.   po->prot_hook.func = packet_rcv; 
  16.   po->prot_hook.af_packet_priv = sk; 
  17.  
  18.   if (protocol) { 
  19.     po->prot_hook.type = protocol; 
  20.     dev_add_pack(&po->prot_hook); 
  21.     sock_hold(sk); 
  22.     po->running = 1; 
  23.   } 

packet_create首先創(chuàng)建了一個(gè)packet_sock結(jié)構(gòu)體并初始化,最后調(diào)用dev_add_pack。

  1. static struct list_head ptype_base[16];  
  2.  
  3. void dev_add_pack(struct packet_type *pt){ 
  4.   int hash; 
  5.  
  6.   spin_lock_bh(&ptype_lock); 
  7.   if (pt->type == htons(ETH_P_ALL)) { 
  8.     netdev_nit++; 
  9.     list_add_rcu(&pt->list, &ptype_all); 
  10.   } else { 
  11.     hash = ntohs(pt->type) & 15; 
  12.     list_add_rcu(&pt->list, &ptype_base[hash]); 
  13.   } 
  14.   spin_unlock_bh(&ptype_lock); 

我們看到dev_add_pack的邏輯是往ptype_base對(duì)應(yīng)的隊(duì)列加入一個(gè)節(jié)點(diǎn)。接著我們看看網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包的時(shí)候是如何處理的。

  1. int netif_receive_skb(struct sk_buff *skb){ 
  2.   type = skb->protocol; 
  3.   list_for_each_entry_rcu(ptype, &ptype_base[ntohs(type)&15], list) { 
  4.     if (ptype->type == type && 
  5.         (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev)) { 
  6.       if (pt_prev)  
  7.         ret = deliver_skb(skb, pt_prev); 
  8.       pt_prev = ptype; 
  9.     } 
  10.   } 
  11.   ret = pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev); 

netif_receive_skb的邏輯中會(huì)根據(jù)收到mac包中上層協(xié)議字段找到對(duì)應(yīng)的處理函數(shù),比如本文的packet。最后執(zhí)行func。從剛才的create函數(shù)我們看到func的值是packet_rcv。

  1. static int packet_rcv(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev,  struct packet_type *pt) { 
  2.   __skb_queue_tail(&sk->sk_receive_queue, skb); 
  3.   sk->sk_data_ready(sk, skb->len); 

packet_rcv首先把收到的數(shù)據(jù)包插入socket的接收隊(duì)列,然后調(diào)用sk_data_ready通知socket,對(duì)應(yīng)函數(shù)是sock_def_readable。

  1. static void sock_def_readable(struct sock *sk, int len){ 
  2.   if (sk->sk_sleep && waitqueue_active(sk->sk_sleep)) 
  3.     wake_up_interruptible(sk->sk_sleep); 

sock_def_readable會(huì)喚醒阻塞在該socket的進(jìn)程。那么這個(gè)隊(duì)列里有什么呢?我們回到文章開(kāi)始的代碼,我們創(chuàng)建socket后阻塞在recvfrom。recvfrom通過(guò)層層調(diào)用最后執(zhí)行對(duì)應(yīng)函數(shù)集的recvmsg。

  1. static int packet_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock, 
  2.         struct msghdr *msg, size_t len, int flags){ 
  3.  
  4.   struct sk_buff *skb; 
  5.   skb=skb_recv_datagram(sk,flags,flags&MSG_DONTWAIT,&err); 

packet_recvmsg從socket的接收隊(duì)列取出一個(gè)數(shù)據(jù)包,我們看看skb_recv_datagram。

  1. struct sk_buff *skb_recv_datagram(struct sock *sk, unsigned flags, 
  2.           int noblock, int *err){ 
  3.  
  4.   struct sk_buff *skb; 
  5.   long timeo; 
  6.   /* 
  7.     static inline long sock_rcvtimeo(const struct sock *sk, int noblock) 
  8.     { 
  9.       return noblock ? 0 : sk->sk_rcvtimeo; 
  10.     } 
  11.     獲取沒(méi)有數(shù)據(jù)包時(shí)等待的超時(shí)時(shí)間 
  12.   */ 
  13.   timeo = sock_rcvtimeo(sk, noblock); 
  14.  
  15.   do { 
  16.     skb = skb_dequeue(&sk->sk_receive_queue); 
  17.     // 有則返回 
  18.     if (skb) 
  19.       return skb; 
  20.  
  21.     // 沒(méi)有 
  22.     error = -EAGAIN; 
  23.     // 不等待則直接返回 
  24.     if (!timeo) 
  25.       goto no_packet; 
  26.   // 否則等待一段時(shí)間 
  27.   } while (!wait_for_packet(sk, err, &timeo)); 

我們看到?jīng)]有數(shù)據(jù)包的時(shí)候會(huì)等待一段時(shí)間,我們看看這個(gè)時(shí)間是多少。

  1. sk->sk_rcvtimeo = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT; 
  2. #define MAX_SCHEDULE_TIMEOUT  LONG_MAX 

我們看到超時(shí)時(shí)間非常長(zhǎng),當(dāng)然這個(gè)值我們可以通過(guò)setsockopt的SO_RCVTIMEO選項(xiàng)設(shè)置。接著我們看等待的邏輯wait_for_packet。

  1. #define DEFINE_WAIT(name)           \ 
  2.   wait_queue_t name = {           \ 
  3.     .private  = current,        \ 
  4.     .func   = autoremove_wake_function,   \ 
  5.     .task_list  = LIST_HEAD_INIT((name).task_list), \ 
  6.   } 
  7.  
  8. static int wait_for_packet(struct sock *sk, int *err, long *timeo_p){ 
  9.   DEFINE_WAIT(wait); 
  10.   prepare_to_wait_exclusive(sk->sk_sleep, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE); 
  11.   int error = 0; 
  12.   *timeo_p = schedule_timeout(*timeo_p); 
  13. out
  14.   finish_wait(sk->sk_sleep, &wait); 
  15.   return error 

wait_for_packet首先把當(dāng)前進(jìn)程插入對(duì)應(yīng)的等待隊(duì)列并修改進(jìn)程狀態(tài)為非就緒(TASK_INTERRUPTIBLE)

  1. void fastcall prepare_to_wait_exclusive(wait_queue_head_t *q, wait_queue_t *wait, int state){ 
  2.   // 把當(dāng)前進(jìn)程插入等待隊(duì)列 
  3.   if (list_empty(&wait->task_list)) 
  4.     __add_wait_queue_tail(q, wait); 
  5.   // 修改進(jìn)程狀態(tài) 
  6.   set_current_state(state); 

接著執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度schedule_timeout。

  1. fastcall signed long __sched schedule_timeout(signed long timeout){ 
  2.   struct timer_list timer; 
  3.   unsigned long expire; 
  4.   // 超時(shí)時(shí)間 
  5.   expire = timeout + jiffies; 
  6.   // 開(kāi)啟定時(shí)器 
  7.   init_timer(&timer); 
  8.   timer.expires = expire; 
  9.   timer.data = (unsigned long) current
  10.   timer.function = process_timeout; 
  11.   // 啟動(dòng)定時(shí)器 
  12.   add_timer(&timer); 
  13.   // 進(jìn)程調(diào)度 
  14.   schedule(); 
  15.   timeout = expire - jiffies; 
  16.  
  17.  out
  18.   return timeout < 0 ? 0 : timeout; 

以上就是實(shí)現(xiàn)捕獲tcp/ip協(xié)議棧數(shù)據(jù)包的底層原理。代碼倉(cāng)庫(kù)https://github.com/theanarkh/node-sniffer

 

責(zé)任編輯:武曉燕 來(lái)源: 編程雜技
相關(guān)推薦

2019-08-21 05:48:06

TCPIP協(xié)議棧

2014-07-09 09:43:59

2010-06-19 13:32:36

TCP IP協(xié)議棧

2010-09-08 15:11:36

TCP IP協(xié)議棧

2019-03-28 13:34:22

IP TCP握手

2014-10-15 09:14:24

IP

2019-09-30 09:28:26

LinuxTCPIP

2010-09-08 15:24:28

TCP IP協(xié)議棧

2010-09-08 15:34:27

TCP IP協(xié)議棧

2010-06-13 14:54:40

TCP IP協(xié)議棧linux

2010-09-27 13:25:58

TCP IP協(xié)議棧

2010-09-08 15:15:12

TCP IP協(xié)議棧

2019-07-01 08:51:49

TCPIPLinux

2010-09-09 14:43:08

TCP IP協(xié)議棧

2021-07-09 08:55:23

LinuxTCPIP

2021-07-06 21:29:16

TCPIP協(xié)議棧

2010-06-13 13:39:46

TCP IP協(xié)議棧

2011-11-28 16:03:49

wireshark數(shù)據(jù)包

2010-06-19 14:10:35

TCP IP協(xié)議棧

2020-07-09 08:14:43

TCPIP協(xié)議棧
點(diǎn)贊
收藏

51CTO技術(shù)棧公眾號(hào)