Windows环境下实现原始UDP数据包发送
作者：Hokkien虽然Windows XP SP2已经不再支持原始TCP数据包的发送，但就其本身作为一项技术而言，掌握原始数据包的发送也是非常重要的。今天我们要讨论的原始UDP数据包的构造，便是这项技术的应用。相信懂得了如何管理UDP头，其他协议的封装应该就不成问题了。在阅读本文，你需要具备以下知识：熟悉C语言、Socket基础知识和TCP/IP基础知识。如果你已经掌握了上面的知识，那就让我们行动吧。
数据包格式
在对数据包进行封装之前，我们有必要了解一下数据报格式，图1是IP头格式。我们所学的知识绝大部分都是从资料书籍中来的，但资料毕竟是死的，当我们拿到图1所表示的格式时，似乎有点蒙——这个格式是什么意思啊？怎么看？我记得我初学的时候就老犯这种糊涂。下面具体说明一下。
图1
在认识该格式之前，我们有必要了解一下什么是“大尾”，什么是“小尾”。“大尾”就是高位字节排放在内存的低端，低位字节排放在内存的高端。“小尾”反之。Intel处理器大多数使用小尾字节序，Motorola处理器大多数使用大尾（Big Endian）字节序。既然不同的处理器处理的方式不一样，那么在网络交流数据的时候便应该使用同一套标准，不然肯定会发生错误的。TCP/IP各层协议将字节序定义为大尾，因此TCP/IP协议中使用的字节序通常称之为网络字节序，因而在填充数据包的时候一定要注意字节顺序，不然会出错！还有，图1的数据是从左至右字节由低向高，这一点注意一下，初学者容易犯错。
上面是一些需要注意的地方，下面再说一下各个字段的含义。
1）版本号：标志版本；
2）分组长度（HLEN）：报文头部的字数（字长=32bits）；
3）业务类型（Type of Service）：分组的处理方式；
4）总长度（Total Length）：分组头部和数据的总长度（字节数）；
5）标识（Identification）、标记（Flags）、片偏移（Frag Offset）：对分组进行分片，以便允许网上不同MTU时能进行传送；
6）生存时间（TTL）：规定分组在网上传送的最长时间（秒），防止分组无休止地要求网络搜寻不存在的目的地址；
7）协议（Protocol）：发送分组的上层协议号（TCP= 6，UDP=17）；
8）校验和（Header Checksum）：分组头校验和；
9）源和目的IP地址（Source and Destination IP Address）：标识网络终端设备的IP地址；
10）IP选项（IP Options）：网络测试、调试、保密及其他；
11）数据（Data）：上层协议数据。
根据上面的说明我们可以定义以下IP头结构。
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
USHORTipLength; // 封包总长度，即整个IP报的长度
USHORTipID; // 封包标识，惟一标识发送的每一个数据报
USHORTipFlags; // 标志
UCHAR ipTTL; // 生存时间，就是TTL
UCHAR ipProtocol // 协议，可能是TCP、UDP、ICMP等
USHORTipChecksum; // 校验和
ULONG ipSource; // 源IP地址
ULONG ipDestination; // 目的IP地址
} IPHeader, *PIPHeader;
有了IP头，下面就应该是UDP头了，如图2所示。下面说一下各个字段的含义。
图2
1）源端口（Source Port）：呼叫端端口号；
2）目的端口（Destination Port）：被叫端端口号；
3）报头长度（HLEN）：报文头部的字节数；
4）校验和（Checksum）：报头和数据字段的校验和；
5）数据（Data）：上层协议数据。
下面是定义的UDP头结构。
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;
上面我详细介绍了IP头和UDP头的格式。在我们填充数据包的时候，应该清楚IP头、UDP头和传输数据的顺序应该与如图3一致。
图3
编程实现
下面我们来看看发送原始UDP封包的代码是如何实现的。首先我们要有一个IP校验码，这有前人写好的专门代码，我们不必深究，拿来用就行，再此不贴出来，大家看杂志相关即可。下面是主程序的代码，很简单，大家慢慢体会，相信会有所收获的。
int main()
{// 输入参数信息
char szDestIp[] = "88.88.88.88";
// <<== 填写目的IP地址
char szSourceIp[] = "127.0.0.1";
// <<== 填写你自己的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);
// 创建原始套节字
SOCKET sRaw = ::socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP);
// 有效IP头包含选项
BOOL bIncl = TRUE;
::setsockopt(sRaw, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&bIncl, sizeof(bIncl));
char buff[1024] = { 0 };
// 填充IP头
IPHeader *pIphdr = (IPHeader *)buff;
pIphdr->iphVerLen = (4<<4 | (sizeof(IPHeader)/sizeof(ULONG)));
//版本与长度
pIphdr->ipLength = ::htons(sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader) + nMsgLen);
//数据包长度
pIphdr->ipTTL = 128; //生存时间
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));
//校验码，这是必需的！
// 填充UDP头
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);//报头长度
pUdphdr->checksum = 0; //校验和，不是必需的
char *pData = &buff[sizeof(IPHeader) + sizeof(UDPHeader)];
memcpy(pData, szMsg, nMsgLen);
//填充校验和
ComputeUdpPseudoHeaderChecksum(pIphdr, pUdphdr, pData, nMsgLen);
// 设置目的地址
SOCKADDR_IN destAddr = { 0 };
destAddr.sin_family = AF_INET;
destAddr.sin_port = htons(nDestPort);
destAddr.sin_addr.S_un.S_addr = ::inet_addr(szDestIp);
// 发送原始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;
}
总结
需要注意的是，如果这段代码在Windows XP SP2以前的操作系统上运行，可以使用假的源IP地址。但遗憾的是，Windows XP SP2中，则必须指定一个有效的IP地址，而且不是回环IP（即127.0.0.1）。Windows现在已经不支持原始TCP的发送了。这些种种限制，使得我们在XP上玩黑玩得很不自在！为了取消这种限制，我们可以开发自己的驱动，但开发驱动毕竟不是简单之事，我等菜鸟哪来这等本事啊。不过可喜的是，已经有高人为我们开发了一套当今非常流行的网络开发包驱动Winpcap，完全可以取消上面的限制！对于这种方法，我们以后再讨论，大家期待一下，呵呵
补充：综合编程 , 其他综合 ,
