Bài giảng Lập trình mạng - Nguyễn Hoài Sơn - Raw Socket (Socket thô)

Raw sockets- Socket thô Có thể … Chúng ta muốn sử dụng chức năng của các giao thức ICMP, IGMP Nhưng chúng ta không thể xử lý các gói tin ICMPv4, IGMPv4 và ICMPv6 với TCP/UDP sockets Chúng ta muốn viết chương trình cho bộ định tuyến Nhưng chúng ta xử lý gói tin OSPF như thế nào? Chúng ta muốn tấn công vào máy tính nào đó với các gói tin giả mạo Chúng ta tạo các gói tin đó như thế nào? Câu trả lời là “Sử dụng socket thô” Chúng ta có thể làm gì với socket thô? Cho phép tiến trình nhận và gửi các gói tin ICMPv4, IGMPv4, và ICMPv6 E.g. chương trình ping, traceroute Cho phép tiến trình nhận và gửi các gói tin IPv4 không được xử lý bởi hệ điều hành Hầu hết các hệ điều hành chỉ xử lý các gói tin chứa trường giao thức là 1 (ICMP), 2 (IGMP), 6 (TCP), and 17 (UDP) Giao thức định tuyến OSPF có trường giao thức là 89 Cho phép một tiến trình tự xây dựng IPv4 header sử dụng tùy biến IP_HDRINCL Hạn chế của socket thô Không có cơ chế đảm bảo tính tin cậy truyền tin Không có số hiệu cổng Truyền tin không theo chuẩn Không có gửi gói tin ICMP tự động Không có TCP hoặc UDP thô Để tạo socket thô, cần có quyền root hoặc (hoặc administrator) Tạo socket thô Chỉ có superuser mới có thể tạo socket thô #include 	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, protocol); gán SOCK_RAW cho tham số thứ hai khi khởi tạo socket tham số protocol là một trong các hằng số được định nghĩa bằng IPPROTO_xxx E.g. IPPROTO_ICMP, IPPROTO_RAW Thiết lập tùy biến IP_HDRINCL Để tự tạo IPv4 header const int on = 1; if (setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &on, sizeof(on)) < 0) 	error Gửi dữ liệu với socket thô Gọi hàm sendto hoặc sendmsg, và thiết lập địa chỉ IP đích Nếu tùy biến IP_HDRINCL không được thiết lập, địa chỉ đầu tiên của dữ liệu gửi đi tương ứng với byte đầu tiên ngay sau IP header Nếu tùy biến IP_HDRINCL được thiết lập, địa chỉ đầu tiên của dữ liệu gửi đi tương ứng với byte đầu tiên của IP header Hệ điều hành sẽ phân mảnh gói tin nếu kích thước gói tin vượt quá MTU của giao diện mạng Nhận dữ liệu với Socket thô Thường dùng với hàm recvfrom() Các gói tin UDP và TCP không bao giờ được gửi vào Socket thô Hầu hết các gói tin ICMP/IGMP được đưa vào Socket thô sau khi hệ điều hành xử lý xong gói tin ICMP Các gói tin IP với trường giao thức không được xử lý bởi hệ điều hành có thể được đưa vào Socket thô Nếu gói tin bị phân mảnh thì gói tin sẽ được đưa vào Socket thô chỉ khi các mạng được tập hợp và ghép mảnh đủ Nhận dữ liệu với Socket thô (2) Điều kiện để một socket thô nhận một packet Nếu tham số protocol được thiết lập khi khởi tạo socket, chỉ có các gói tin có cùng trường giao thức đó được đưa vào socket. Nếu hàm bind() được gọi trên một socket thô, chỉ có các gói tin có đích đến là địa chỉ IP được gán mới được đưa vào socket. Nếu hàm connect() được sử dụng, chỉ có các gói tin được gửi từ địa chỉ đã chỉ định được đưa vào socket. Chương trình ping Hoạt động của chương trình ping rất đơn giản Một thông báo ICMP echo request chứa nhãn thời gian được gửi tới địa chỉ IP của một node và node đó trả lời bằng một thông báo ICMP echo reply RTT = thời gian nhận được thông báo ICMP echo reply - nhãn thời gian echo request echo reply Định dạng của thông báo ICMP echo request và echo reply type = 8 và code = 0 với echo request type = 0 và code = 0 với echo reply Trường Identifier và Sequence Number được dùng phía client để so khớp thông báo reply với thông báo request đã gửi tương ứng Trường identifier được gán bằng PID của tiến trình ping Trường sequence number tăng lên một khi gửi gói tin Type Code CHECKSUM Sequence number DATA (optional) Identifier Các hàm cơ bản trong chương trình ping main readloop recvfrom proc_v4 sig_alarm send_v4 đọc tất cả các gói tin nhận được và xuất ra kết quả gửi gói tin ICMP echo request một lần một giây. Điều khiển bằng tín hiệu SIGALARM gửi mỗi giây một lần ping.h header ping/ping.h Định nghĩa hàm Định nghĩa cấu trúc proto main function ping/main.c Lấy thông tin về địa chỉ đích từ command line readloop function ping/readloop.c Tạo socket Thiết lập kích thước bộ đệm nhận của socket Gửi gói tin ICMP đầu tiến Thực hiện lặp vô hạn để nhận các gói tin ICMP tv_sub function: tính hiệu thời gian lib/tv_sub.c proc_v4 function: xử lý thông báo ICMPv4 ping/proc_v4.c Lấy con trỏ trỏ đến ICMP header Kiểm tra ICMP echo reply Xuất tất cả các thông báo ICMP nhận được nếu tùy biến verbose được thiết lập sig_alrm function: SIGALRM signal handler ping/sig_alrm.c send_v4 function: builds an ICMPv4 echo request message and sends it ping/send_v4.c Tạo thông báo ICMPv4 Tính toán ICMP checksum Gửi gói tin in_cksum function: Tính toán Internet checksum libfree/in_cksum.c Chương trình traceroute Gửi gói tin UDP đến địa chỉ đích với trường TTL (hay hop limit) được gán bởi n Nhận gói tin ICMP với lỗi "time exceeded in transit" Chương trình main traceloop recv_v4 tv_sub sig_alarm Nhận gói tin ICMP_TIMXCEED hoặc gói tin ICMP_UNREACH và tính toán RTT Gửi gói tin UDP với TTL = n và dữ liệu là thời gian gửi gói tin Chương trình traceroute/trace.h main function traceroute/main.c traceloop function: main processing loop traceroute/traceloop.c recv_v4 function: reads and processes ICMPv4 messages traceroute/recv_v4.c sig_alrm function traceroute/sig_alrm.c Trả về chuỗi ký tự tương ứng với mã ICMPv6 unreachable traceroute/icmpcode_v4.c