RAW Sockets
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RAW Sockets Anwendungen in Rechnernetzen Tobias Wawryniuk Tobias Wawryniuk Vorgeschichte: Sockets • Was ist ein Socket? – Ursprung im 4.2 BSD System – Schnittstelle für Zugriff auf Netzwerkdienste • Bereitstellung als ‚file descriptor‘ • I/O- Handling wie bei Dateien – Verbindungspunkte zwischen entfernten Anwendungen • Socket := Port + Protokollflag + Adresse Tobias Wawryniuk Sockets Windows vs. UNIX • Windows: – Eigener Datentyp (SOCKET) – Winsock 1.1 – in Anlehnung an BSD Sockets – Winsock 2 – Erweiterungen für diverse Protokolle • UNIX: – ‚file descriptor‘ – Abstraktion im Dateisystem-Stil – Funktionen wie ‚read()‘ und ‚write()‘ möglich – IPC - interprocess communication Tobias Wawryniuk Internet Socket • Stream Socket SOCK_STREAM – verbindungsorientiert – Verbindungsaufbau / -abbau – Flusskontrolle • Datagram Sockets SOCK_DGRAM – verbindungslos – Reihenfolge und Empfang wird nicht gesichert Beide: Multiplexing, Demultiplexing durch Ports Tobias Wawryniuk RAW Socket • Was ist nun ein RAW-Socket? – Zugriff auf Ebene der Vermittlungsschicht • Empfang von Paketen, die nicht TCP od. UDP sind • Kontrolle über Einträge der Headerfelder • Eigene Transportprotokolle implementierbar Tobias Wawryniuk RAW Socket – MS Windows • Einschränkungen mit Windows XP SP 2 und Winsock 2 – Empfang von IP-Paketen mit RAW Sockets möglich – TCP-Pakete können nicht gesendet werden – UDP-Pakete müssen eine ‚lokale‘ IP-Adresse haben Quelle: Michael Howard's Web Log RAW Sockets – UNIX Tobias Wawryniuk • Process, der RAW Socket erstellen will benötigt superuser (root UID=0) Rechte • Empfang und Senden von Datagrammen • für RAW Socket wird ein Protokoll spezifiziert Tobias Wawryniuk OSI-Standard – TCP/IP-Standard application layer (7) application layer (4) presentation layer (6) session layer (5) transport layer (4) TCP, UDP transport layer (3) network layer (3) IP internet layer (2) data link layer (2) ETH , TR network (access) layer (1) physical layer (1) Tobias Wawryniuk TCP / IP Stack • konkrete Implementierung des TCP / IP Standards • Diensterbringer für die Anwendungschicht – Programme, die über IP netzwerken wollen – Dienste wie ftp, http, smtp, etc. • Dienstnutzer der Netzwerkschicht – z.B. Ethernet oder TokenRing Tobias Wawryniuk Sockets - Programmierung • socket(…) – connect(…) – bind(…) – listen(…) – send(…) / sendto(…) – recv(…) / recvfrom(…) • close(…) Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: Socket anlegen • int socket(int domain, int type, int protocol) – domain: – type: – protocol: PF_LOCAL, PF_INET, PF_IPX, … SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM SOCK_RAW, … IPPROTO_ICMP, IPPROTO_TCP, IPPROTO_NONE, IPPROTO_RAW, … » RFC 1700 Assigned Numbers Tobias Wawryniuk RAW Sockets: Socket anlegen • RAW-Socket auf Ebene des network layers • int socket(PF_INET, SOCK_RAW, int protocol); • RAW-Socket auf Ebene des data link layers • int socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, int protocol); – SOCK_PACKET gilt als veraltet • Socket schließen: • int close(int fd); Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: Optionen festlegen • int setsockopts(int s, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen); – level: Art bzw. Bereich der Option • SOL_SOCKET … direkt auf Socket bezogen • IPPROTO_IP ….. Option bezieht sich auf Internet Protokoll – optname: Identifizierung der Option • IP_HDRINCL ….. vor Payload im Puffer befindet sich der Header – IPPROTO_RAW impliziert IP_HDRINCL RAW Sockets – UNIX Tobias Wawryniuk Tobias Wawryniuk RAW-Socket: Verbindung aufbauen • int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen); – optional; je nach Verwendungszweck – Struktur der Adresse wird durch Adressraum des Sockets bestimmt – Portnummer in struct sockaddr_in spezifiziert Protokoll, wird beim Senden nicht berücksichtig Tobias Wawryniuk RAW-Socket: struct sockaddr Tobias Wawryniuk Network Byte Order • Interpretation der Bits und Bytes – little-endian • höherwertigstes Oktett ist rechts • niederwertigstes Oktett ist links – big-endian • höherwertigste Oktett ist links • niederwertigste Oktett ist rechts • analoges gilt für die Bits im Oktett Tobias Wawryniuk Network Byte Order • Sicherstellen der Konvertierung relevanter Werte (bei mehreren Oktetten) • Funktionen: – uint32_t htonl(uint32_t hostlong); – uint16_t htons(uint16_t hostshort); – uint32_t ntohl(uint32_t netshort); – uint16_t ntohs(uint16_t netshort); Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: Hello World Tobias Wawryniuk Diagramm des IP-Headers • Diagramm des IP Tobias Wawryniuk Beispiel 1 – Ping request/reply • Request senden, auf Antwort warten – Endlosschleife (UNIX) – Zählschleife (Windows) • IP-Header muss nicht modifiziert werden • Sequenznummer erhöhen • ICMP Checksumme zurücksetzen Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: IP-Header erstellen • für Beispiel angepasste Funktion – keine Optionen, – viele Felder werden vom Kernel gesetzt Tobias Wawryniuk ICMP Header • • • • • Request: Typ 0x08 Reply: Typ 0x00 Code: 0x00 Identifier: Zuordnung von reply zu request Sequence Number: Erhöhung bei neuem request Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: ICMP-Header setzen Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: Paket senden • ssize_t send(int s, const void *buf, size_t len, int flags); • ssize_t sendto(send(int s, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *to, socklen_t tolen); – Flags hier nicht nötig, z.B. MSG_DONTROUTE Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: Pakete empfangen • ssize_t recv(int s, void *buf, size_t len, int flags); • ssize_t recvfrom(int s, void *buf, size_t len, int flags, struct aockaddr *from, socklen_t *fromlen); – Flags hier ebenfalls nicht notwendig* – Paket testen, ob Prozess Empfänger ist Tobias Wawryniuk RAW-Socktes: PingCode Tobias Wawryniuk Prüfsummen • zum Berechnen der Prüfsumme ist das Feld selbst auf 0 gesetzt • Felder werden in der Regel als 16-Bit Worte aufgefasst • 1-er Komplement der Summe aller 1-er Komplemente der 16-Bit-Worte – ICMP: über ICMP-Header (incl. Datenbereich bei Typ 8 und 3) Tobias Wawryniuk Beispiel 2 – TCP - Flooder • Flooder: Server/ Dienst mit Anfagen überfluten -> DoS-Attacke • TCP – Verbindungsaufbau nach 3 – Wege – Handshake – (1) – (2) – (3) Verbindungswunsch vom Client Bestätigung / Akzeptanz vom Server Bestätigung vom Client Tobias Wawryniuk TCP Header • Prüfsumme: – pseudo header, tcp header und payload Tobias Wawryniuk RAW-Sockets: TCP-Header erstellen • ebenfalls beispielhafte Funktion – Sequenz und Acknowledge Nummer hier keine Bedeutung, da ja nur ein Paket gesendet werden soll – Offset ist statisch, da im auch keine Optionen sind Tobias Wawryniuk TCP-Flooder Code Tobias Wawryniuk UDP-Header Tobias Wawryniuk Prüfsummen bei TCP und UDP • Wird in der Regel aus Header und Payload gebildet • weiterhin wird ein Pseudo-Header verwendet, bestehend aus: – IP-Adressen aus dem IP-Header – Zero-Padding (ein Oktett) – Protokollnummer (TCP / UDP) – Gesamtlänge (TCP / UDP) Tobias Wawryniuk Beispiel 3 – TCP - Sniffer • Pakete, die an einem Interface ankommen werden aufgenommen • RAW-Socket erhält eine Kopie • int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addlen); Tobias Wawryniuk TCP - SnifferCode Tobias Wawryniuk TCP-Sniffer Output Tobias Wawryniuk Tobias Wawryniuk Die Alternative: TLI • TLI – Transport Layer Interface – eingeführt von AT&T mit System V Release 3.0 (Streams I/O Systems) [1986] – Bindeglied zwischen: • transport endpoints (miteinander kommunizierende (User-)Prozesse) • transport provider (z.B. TCP / IP ) – vom Diensterbringer unabhängig • Strukturen: t_netbuf, t_bind, t_call, t_info • Funktionen: t_open, t_bind(), t_connect(), … – Standardisiert unter XTI, X/Open Tobias Wawryniuk Fazit • Sinnvoller Einsatz: – für neue (eigene) Protokolle – Protokolle ohne direkte Benutzerschnittstelle • Ab Linux 2.2 können alle Header-Felder per Socketoption gesetzt/gelesen werden Tobias Wawryniuk Literatur / Quellen • Printmedien / PDF – – – – – Netzwerkprogrammierung unter LINUX und UNIX Embedded Internet in der Industrieautomation Beej’s Guide to Network Programming Using Internet Sockets (PDF) Netzwerkprogrammierung mit BSD-Sockets (PDF) Programmierung in der Unix-Umgebung • Webseiten: – – – – – http://www.wikipedia.de; 31.10.2006 http://www.codeproject.com/csharp/pktcap.asp http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_socket http://en.wikipedia.org/wiki/Raw_socket http://www.zotteljedi.de/doc/socket-tipps/index.html Tobias Wawryniuk Literatur / Quellen • LINUX ManPages – – – – Section 7 – socket Section 7 – raw Section 7 – ip Section 7 – icmp • RFC – Request For Comment – – – – RFC 791 RFC 793 RFC 768 RFC 1700 - Internet Protocol - Transmission Control Protocol - User Datagram Protocoll - Internet Assigned Numbers RAW Sockets Haben Sie Fragen?
