Python socket編程之構造IP首部和ICMP首部

這兩天在做一個實驗需要自己構造IP首部，遇到諸多問題，搞了一天終於搞定。

關於socket的介紹網上一大堆，我只記錄構造IP頭時我遇到的問題。由於沒玩過socket構造IP首部，網上找了段代碼研究下，無奈代碼跑不動，各種問題，網上搜集資料無果，從基礎學起，加上自己的腦洞總算解決了。

我想自己構造一個自定義IP頭的ICMP回送請求，網上找了段代碼，自己改了改，現在長這個樣子：

import socket
import struct
def checksum(source_string):
    sum = 0
    countTo = (len(source_string)/2)*2
    count = 0
    while count<countTo:
        thisVal = ord(source_string[count + 1])*256 + ord(source_string[count])
        sum = sum + thisVal
        sum = sum & 0xffffffff 
        count = count + 2
    if countTo<len(source_string):
        sum = sum + ord(source_string[len(source_string) - 1])
        sum = sum & 0xffffffff 
    sum = (sum >> 16)  +  (sum & 0xffff)
    sum = sum + (sum >> 16)
    answer = ~sum
    answer = answer & 0xffff
    answer = answer >> 8 | (answer << 8 & 0xff00)
    return answer
def ping(ip):
    s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_RAW,255)
    s.setsockopt(0, socket.IP_HDRINCL, 1)
# now start constructing the packet
 
    source_ip = '172.16.12.1'
    dest_ip = ip
 
# ip header fields
    ihl = 5
    version = 4
    tos = 0
    tot_len = 28
    id = 0
    frag_off = 0
    ttl = 255
    protocol = 1
    check = 0  
    saddr =socket.inet_aton ( source_ip )  #Spoof the source ip address if you want to
    daddr = socket.inet_aton ( dest_ip )
    ihl_version = (version << 4) + ihl
    # the ! in the pack format string means network order
    ip_header = struct.pack('!BBHHHBBH4s4s', ihl_version, tos, tot_len, id, frag_off, ttl, protocol, check, saddr, daddr)
    packet = struct.pack(
            "!BBHHH", 8, 0, 0, 0, 0
    )
    chksum=checksum(packet)
    packet = struct.pack(
            "!BBHHH", 8, 0, chksum, 0, 0
    )
    packet=ip_header+packet
    s.sendto(packet,(ip,1))
    print "done"
    
if __name__=='__main__':
    ping('172.31.0.1')

步驟很簡單，就是自己創建個套接字，然后把頭構造好再發送就行了，但是一般的套接字是無法自己更改IP頭的，只能從IP數據報的數據部分開始構造，想要構造IP首部就要用到原始套接字，用原始套接字可以從IP首部開始構造，但是如果用原始套接字需要root權限，開始我在OS X下用IDE，程序總是報錯socket.error: [Errno 1] Operation not permitted，就是因為權限的問題，在終端里sudo運行就沒有權限問題了(Ps:如果想用root權限打開IDE，又不想切換賬戶的話，終端里sudo ./IDE就行了)現在有了權限，開始報別的錯了，提示socket.error: [Errno 22]Invalid argument。

這是創建原始套接字的代碼，第一行第三個值255是IPPROTO_RAW的值，如果要構造IP頭，就要加上第二行代碼設置IP_HDRINCL，第一個值0是IPPROTO_IP的值

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_RAW,255)

s.setsockopt(0, socket.IP_HDRINCL, 1)

如果這樣設置在OS X下就會在調用sendto()的位置報Invalid argument錯誤，后來發現問題出在第一行的第三個參數255上，經測試發現

在OS X下，這個參數置成0或255都會報錯

在WINDOWS下 ，這個參數置成0或255都不會報錯

在LINUX下，這個參數置成0會報錯，置成255不會報錯

 

現在可以構造任意的源IP和目的IP的ICMP回送請求了，IP首部字段的ID，長度，校驗和置成0就可以，內核協議棧會修正。

在linux上抓包發現目的IP為同子網下不存在的主機IP時，是抓不到ICMP包的，這是因為主機先發送ARP包請求目的IP的MAC地址得不到回應，而不能進一步發送ICMP回送請求，也就是說PING命令中提示的Request timeout for icmp_seq是因為ARP請求得不到應答而產生的。