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用C#的Raw Socket實現網絡封包監視

編輯:C#基礎知識

  談起socket編程,大家也許會想起QQ和IE,沒錯。還有許多網絡工具如P2P、NetMeeting等在應用層實現的應用程序,也是用socket來實現的。Socket是一個網絡編程接口,實現於網絡應用層,Windows Socket包括了一套系統組件,充分利用了Microsoft Windows 消息驅動的特點。Socket規范1.1版是在1993年1月發行的,並廣泛用於此後出現的Windows9x操作系統中。Socket規范2.2版(其在Windows平台上的版本是Winsock2.2,也叫Winsock2)在 1996 年 5 月發行,Windows NT 5.0及以後版本的Windows系統支持Winsock2,在Winsock2中,支持多個傳輸協議的原始套接字,重疊I/O模型、服務質量控制等。

  本文向大家介紹Windows Sockets的一些關於用C#實現的原始套接字(Raw Socket)的編程,以及在此基礎上實現的網絡封包監視技術。同Winsock1相比,Winsock2最明顯的就是支持了Raw Socket套接字類型,使用Raw Socket,可把網卡設置成混雜模式,在這種模式下,我們可以收到網絡上的IP包,當然包括目的不是本機的IP包,通過原始套接字,我們也可以更加自如地控制Windows下的多種協議,而且能夠對網絡底層的傳輸機制進行控制。

  在本文例子中,我在nbyte.BasicClass命名空間實現了RawSocket類,它包含了我們實現數據包監視的核心技術。在實現這個類之前,需要先寫一個IP頭結構,來暫時存放一些有關網絡封包的信息:

  

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct IPHeader
{
[FieldOffset(0)] public byte ip_verlen; //I4位首部長度+4位IP版本號
[FieldOffset(1)] public byte ip_tos; //8位服務類型TOS
[FieldOffset(2)] public ushort ip_totallength; //16位數據包總長度(字節)
[FieldOffset(4)] public ushort ip_id; //16位標識
[FieldOffset(6)] public ushort ip_offset; //3位標志位
[FieldOffset(8)] public byte ip_ttl; //8位生存時間 TTL
[FieldOffset(9)] public byte ip_protocol; //8位協議(TCP, UDP, ICMP, Etc.)
[FieldOffset(10)] public ushort ip_checksum; //16位IP首部校驗和
[FieldOffset(12)] public uint ip_srcaddr; //32位源IP地址
[FieldOffset(16)] public uint ip_destaddr; //32位目的IP地址
}

  這樣,當每一個封包到達時候,可以用強制類型轉化把包中的數據流轉化為一個個IPHeader對象。

  下面就開始寫RawSocket類了,一開始,先定義幾個參數,包括:

  

private bool error_occurred; //套接字在接收包時是否產生錯誤
public bool KeepRunning; //是否繼續進行
private static int len_receive_buf; //得到的數據流的長度
byte [] receive_buf_bytes; //收到的字節
private Socket socket = null; //聲明套接字

  還有一個常量:

  

const int SIO_RCVALL = unchecked((int)0x98000001);//監聽所有的數據包

  這裡的SIO_RCVALL是指示RawSocket接收所有的數據包,在以後的IOContrl函數中要用,在下面的構造函數中,實現了對一些變量參數的初始化:

  

public RawSocket() //構造函數
{
error_occurred=false;
len_receive_buf = 4096;
receive_buf_bytes = new byte[len_receive_buf];
}

  下面的函數實現了創建RawSocket,並把它與終結點(IPEndPoint:本機IP和端口)綁定:

  

public void CreateAndBindSocket(string IP) //建立並綁定套接字
{
socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);
socket.Blocking = false; //置socket非阻塞狀態
socket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(IP), 0)); //綁定套接字
if (SetSocketOption()==false) error_occurred=true;
}

  其中,在創建套接字的一句socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);中有3個參數:

  第一個參數是設定地址族,MSDN上的描述是“指定 Socket 實例用來解析地址的尋址方案”,當要把套接字綁定到終結點(IPEndPoint)時,需要使用InterNetwork成員,即采用IP版本4的地址格式,這也是當今大多數套接字編程所采用一個尋址方案(AddressFamily)。

  第二個參數設置的套接字類型就是我們使用的Raw類型了,SocketType是一個枚舉數據類型,Raw套接字類型支持對基礎傳輸協議的訪問。通過使用 SocketType.Raw,你不光可以使用傳輸控制協議(Tcp)和用戶數據報協議(Udp)進行通信,也可以使用網際消息控制協議 (Icmp) 和 Internet 組管理協議 (Igmp) 來進行通信。在發送時,您的應用程序必須提供完整的 IP 標頭。所接收的數據報在返回時會保持其 IP 標頭和選項不變。

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