Linux raw socket

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转载自：http://www.cnblogs.com/uvsjoh/archive/2012/12/31/2840883.html

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。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。

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。

有两种原始套接字
一种是处理IP层即其上的数据，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即其上的数据，通过指定socket第一个参数为AF_PACKET来创建这种套接字。

AF_INET 表示获取从网络层开始的数据
socket(AF_INET, SOCK_RAW, …)
当接收包时，表示用户获得完整的包含IP报头的数据包，即数据从IP报头开始算起。
当发送包时，用户只能发送包含TCP报头或UDP报头或包含其他传输协议的报文，IP报头以及以太网帧头则由内核自动加封。除非是设置了IP_HDRINCL的socket选项。
如果第二个参数为SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM，表示接收的数据直接为应用层数据。

PF_PACKET ，表示获取的数据是从数据链路层开始的数据
socket（PF_PACKET，SOCK_RAW，htos（ETH_P_IP））：表示获得IPV4的数据链路层帧，即数据包含以太网帧头。14+20+(8:udp 或 20:tcp)
ETH_P_IP: 在<linux/if_ether.h>中定义，可以查看该文件了解支持的其它协议。
SOCK_RAW, SOCK_DGRAM两个参数都可以使用，区别在于使用SOCK_DGRAM收到的数据不包括数据链路层协议头。

总结起来就是：
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)

应用例子：抓取所有IP包

#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[];

    ssize_t n;

    /* capture ip datagram without ethernet header */

    if ((sockfd = socket(PF_PACKET,  SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_IP)))== -)

    {

        printf("socket error!\n");

        return ;

    }

    while ()

    {

        n = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), );

        if (n == -)

        {

            printf("recv error!\n");

            break;

        }

        else if (n==)

            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)*;

        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 ;

}

void analyseIP(IP_HEADER *ip)

{

    unsigned char* p = (unsigned char*)&ip->sourceIP;

    printf("Source IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[],p[],p[],p[]);

    p = (unsigned char*)&ip->destIP;

    printf("Destination IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[],p[],p[],p[]);

}

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);

}