1.原始套接字使用场景
我们平常所用到的网络编程都是在应用层收发数据，每个程序只能收到发给自己的数据，即每个程序只能收到来自该程序绑定的端口的数据。收到的数据往往只包括应用层数据，原有的头部信息在传递过程中被隐藏了。某些情况下我们需要执行更底层的操作，比如监听所有本机收发的数据、修改报头等，而像SOCK_STREAM、SOCK_DGRAMZ则通常用于应用层，并不能满足该需求。
通过原始套接字，我们可以抓取所有发送到本机的IP包（包括IP头和TCP/UDP/ICMP包头），也可以抓取所有本机收到的帧（包括数据链路层协议头）。普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文，而SOCK_RAW可以。利用原始套接字，我们可以自己构造IP头。
2.原始套接字分类及套接字函数简介
有两种原始套接字：
一种是处理IP层及其上的数据，通过指定socket第一个参数为AF_INET来创建这种套接字。
另一种是处理数据链路层及其上的数据，通过指定socket第一个参数为PF_PACKET来创建这种套接字。
socket函数简介：
| int socket(int domain, int type, int proto) | |||
|
#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> | |||
| 参数 | 选项 | 作用 | 注 |
| domain | AF_INET | 获取用网络层开始的数据（完整的IP数据包） | |
| PF_PACKET | 获取数据链路层开始的数据（链路层头+IP 数据包） | ||
| ... ... | 其他domain选项暂未使用，不予说明 | ||
| type | SOCK_STREAM | 面向连接的流式套接字 | |
| SOCK_DGRAM | 面向无连接的数据包套接字 | ||
| SOCK_RAW | 接收底层数据报文的原始套接字 | ||
| SOCK_PACKET | 过时类型，新版本不建议使用 | ||
| ... ... | 其他type选项暂未使用，不予说明 | ||
| proto | 0 | 一般默认填写0 | |
| ETH_P_IP | ETH_P_IP 0x800 只接收发往本机mac的ip类型的数据帧 | ||
| ETH_P_ARP | ETH_P_ARP 0x806 只接受发往本机mac的arp类型的数据帧 | ||
| ETH_P_RARP | ETH_P_RARP 0x8035 只接受发往本机mac的rarp类型的数据帧 | ||
| ETH_P_ALL | ETH_P_ALL 0x3 接收发往本机mac的所有类型ip arp rarp的数据帧, 接收从本机发出的所有类型的数据帧.(混杂模式打开的情况下,会接收到非发往本地mac的数据帧) | ||
3. 套接字用法及应用场景
| 创建方式 | 工作域 | 发送报文 | 接收报文 | 注 |
| socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0) | 网络层 | 接收发送都是相应端口的应用层数据 | 接收发往本地IP的报文 | |
| socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0) | ||||
| socket(AF_INET, SOCK_RAW, 0) | 只能发送包含TCP报头或UDP报头或包含其他传输协议的报文，IP报头以及以太网帧头则由内核自动加封 | 用户获得完整的包含IP头的IP数据包 | ||
| socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM, 0) | 链路层 | 获得IPV4的数据链路层帧，但不包括以太网帧头( 6源mac + 6目的mac + 2) | 接收发往本地MAC的报文。主要用于获取底层数据 | |
| socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, 0) | 获得IPV4的数据链路层帧，即数据包含以太网帧头(14+20+(8:udp 或 20:tcp)) | |||
4. 两种套接字对比
在上面的表格中我们知道socket(AF_INET, SOCK_RAW,...) 和socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM,0)这两种创建的套接字均可以接收到完整的IP报文，但是他们接收到的有什么区别呢？ 接下来简单的说一下：
结起来就是：
socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP|IPPROTO_UDP|IPPROTO_ICMP)发送接收ip数据包
能：该套接字可以接收协议类型为(tcp udp icmp等)发往本机的ip数据包
不能：收到非发往本地ip的数据包(ip软过滤会丢弃这些不是发往本机ip的数据包)
不能：收到从本机发送出去的数据包
发送的话需要自己组织tcp udp icmp等头部.可以setsockopt来自己包装ip头部，这种套接字用来写个ping程序比较适合。
socket(PF_PACKET, SOCK_RAW|SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))发送接收以太网数据帧。这种套接字比较强大，可以监听网卡上的所有数据帧
能: 接收发往本地mac的数据帧
能: 接收从本机发送出去的数据帧(第3个参数需要设置为ETH_P_ALL)
能: 接收非发往本地mac的数据帧(网卡需要设置为promisc混杂模式)
协议类型一共有四个
ETH_P_IP 0x800 只接收发往本机mac的ip类型的数据帧
ETH_P_ARP 0x806 只接受发往本机mac的arp类型的数据帧
ETH_P_RARP 0x8035 只接受发往本机mac的rarp类型的数据帧
ETH_P_ALL 0x3 接收发往本机mac的所有类型ip arp rarp的数据帧, 接收从本机发出的所有类型的数据帧.(混杂模式打开的情况下,会接收到非发往本地mac的数据帧)
5. 应用例子：抓取所有IP包（代码系转载）
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <net/if.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <netinet/if_ether.h>
#include <netinet/in.h>
typedef struct _iphdr //定义IP首部
{
unsigned char h_verlen; //4位首部长度+4位IP版本号
unsigned char tos; //8位服务类型TOS
unsigned short total_len; //16位总长度（字节）
unsigned short ident; //16位标识
unsigned short frag_and_flags;//3位标志位
unsigned char ttl; //8位生存时间 TTL
unsigned char proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他)
unsigned short checksum; //16位IP首部校验和
unsigned int sourceIP; //32位源IP地址
unsigned int destIP; //32位目的IP地址
}IP_HEADER;
typedef struct _udphdr //定义UDP首部
{
unsigned short uh_sport; //16位源端口
unsigned short uh_dport; //16位目的端口
unsigned short uh_len; //16位UDP包长度
unsigned short uh_sum; //16位校验和
}UDP_HEADER;
typedef struct _tcphdr //定义TCP首部
{
unsigned short th_sport; //16位源端口
unsigned short th_dport; //16位目的端口
unsigned int th_seq; //32位序列号
unsigned int th_ack; //32位确认号
unsigned char th_lenres; //4位首部长度/6位保留字
unsigned char th_flag; //6位标志位
unsigned short th_win; //16位窗口大小
unsigned short th_sum; //16位校验和
unsigned short th_urp; //16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;
typedef struct _icmphdr {
unsigned char icmp_type;
unsigned char icmp_code; /* type sub code */
unsigned short icmp_cksum;
unsigned short icmp_id;
unsigned short icmp_seq;
/* This is not the std header, but we reserve space for time */
unsigned short icmp_timestamp;
}ICMP_HEADER;
void analyseIP(IP_HEADER *ip);
void analyseTCP(TCP_HEADER *tcp);
void analyseUDP(UDP_HEADER *udp);
void analyseICMP(ICMP_HEADER *icmp);
int main(void)
{
int sockfd;
IP_HEADER *ip;
char buf[10240];
ssize_t n;
/* capture ip datagram without ethernet header */
if ((sockfd = socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_IP)))== -1)
{
printf("socket error!\n");
return 1;
}
while (1)
{
n = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
if (n == -1)
{
printf("recv error!\n");
break;
}
else if (n==0)
continue;
//接收数据不包括数据链路帧头
ip = ( IP_HEADER *)(buf);
analyseIP(ip);
size_t iplen = (ip->h_verlen&0x0f)*4;
TCP_HEADER *tcp = (TCP_HEADER *)(buf +iplen);
if (ip->proto == IPPROTO_TCP)
{
TCP_HEADER *tcp = (TCP_HEADER *)(buf +iplen);
analyseTCP(tcp);
}
else if (ip->proto == IPPROTO_UDP)
{
UDP_HEADER *udp = (UDP_HEADER *)(buf + iplen);
analyseUDP(udp);
}
else if (ip->proto == IPPROTO_ICMP)
{
ICMP_HEADER *icmp = (ICMP_HEADER *)(buf + iplen);
analyseICMP(icmp);
}
else if (ip->proto == IPPROTO_IGMP)
{
printf("IGMP----\n");
}
else
{
printf("other protocol!\n");
}
printf("\n\n");
}
close(sockfd);
return 0;
}
void analyseIP(IP_HEADER *ip)
{
unsigned char* p = (unsigned char*)&ip->sourceIP;
printf("Source IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[0],p[1],p[2],p[3]);
p = (unsigned char*)&ip->destIP;
printf("Destination IP\t: %u.%u.%u.%u\n",p[0],p[1],p[2],p[3]);
}
void analyseTCP(TCP_HEADER *tcp)
{
printf("TCP -----\n");
printf("Source port: %u\n", ntohs(tcp->th_sport));
printf("Dest port: %u\n", ntohs(tcp->th_dport));
}
void analyseUDP(UDP_HEADER *udp)
{
printf("UDP -----\n");
printf("Source port: %u\n", ntohs(udp->uh_sport));
printf("Dest port: %u\n", ntohs(udp->uh_dport));
}
void analyseICMP(ICMP_HEADER *icmp)
{
printf("ICMP -----\n");
printf("type: %u\n", icmp->icmp_type);
printf("sub code: %u\n", icmp->icmp_code);
}