为什么系统会自动回复RST报文呢？
先附代码
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#define IP_DF 0x4000 /* Flag: "Don't Fragment" */
//tcp 协议首部
typedef struct tcphdr {
unsigned short sport;//源端口号
unsigned short dport;//目的端口号
unsigned int seq;//32位序列号
unsigned int ack_seq;//32位确认号
unsigned char len; // 首部长度
unsigned char flag; // 标志位
unsigned short window; //16位窗口大小
unsigned short check; //16位校验和
unsigned short urg_ptr; //16位紧急指针
}TCPHDR;
//伪首部
typedef struct pseudohdr {
unsigned int saddr; //源ip
unsigned int daddr; //目的ip
char zeros; // 8为保留字节，为0
char protocol; //传输层协议号，tcp为6
unsigned short length; //16位tcp报文长度(tcp首部 + 数据)
}PSEUDOHDR;
// ip 协议首部
typedef struct iphdr {
unsigned char ver_and_hdrLen; // 版本号和ip头部长度
unsigned char tos; // 服务类型
unsigned short tot_len; // 总长度(首部和数据之和的长度)
unsigned short id; // IP包ID
unsigned short frag_off; // 标志位(包括分片偏移量)
unsigned char ttl; // 生命周期
unsigned char protocol; // 上层协议
unsigned short check; // 校验和
unsigned int saddr; // 源IP地址
unsigned int daddr; // 目标IP地址
}IPHDR;
//生成校验和，tcp校验和的计算包括: 12字节的伪首部 + tcp首部 + tcp数据
unsigned short checkSum(unsigned short *buffer, unsigned short size)
{
unsigned long cksum = 0;
while (size > 1) {
cksum += *buffer++;
size -= sizeof(unsigned short);
}
if (size) {
cksum += *(unsigned char *)buffer;
}
cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
cksum += (cksum >> 16);
return (unsigned short )(~cksum);
}
//ip头部初始化
void initIpHeader(IPHDR *iph, unsigned int saddr, unsigned int daddr)
{
//syn 包只占用一个标记，不占用实际数据，因此报文中真实数据也就只是tcp首部
int len = sizeof(IPHDR) + sizeof(TCPHDR);
iph->ver_and_hdrLen = (4 << 4 | sizeof(IPHDR) / sizeof(unsigned int));
iph->tos = 0;
iph->tot_len = htons(len);
iph->id = htons(1);
//iph->frag_off = 0x40;
iph->frag_off = htons(IP_DF);
iph->ttl = 255;
iph->check = 0;
iph->protocol = IPPROTO_TCP;
iph->saddr = saddr;
iph->daddr = daddr;
}
//tcp首部初始化
void initTcpHeader(TCPHDR *tcph, unsigned short sport, unsigned short dport)
{
tcph->sport = htons(sport);
tcph->dport = htons(dport);
tcph->seq = htonl(rand() % 90000000 + 1234 );
tcph->ack_seq = 0;
//长度占4位
tcph->len = (sizeof(TCPHDR)/4 << 4 | 0);
//设置syn标记，其占第二个bit位
tcph->flag = 0x02;
tcph->window = htons(1024);
tcph->check = 0;
tcph->urg_ptr = 0;
}
//初始化tcp伪首部
void initPseudoHeader(PSEUDOHDR *phdr, unsigned int srcaddr, unsigned int dstaddr)
{
phdr->zeros = 0;
phdr->protocol = IPPROTO_TCP;
phdr->length = htons(sizeof(struct tcphdr));
phdr->saddr = srcaddr;
phdr->daddr = dstaddr;
}
//构建 SYN 包
int createSynPacket(char *packet, int pkt_len, unsigned int saddr, unsigned short sport,
unsigned int daddr, unsigned short dport)
{
char buf[512] = {0};
int len = 0;
IPHDR iph; // IP 头部
TCPHDR tcph; // TCP 头部
PSEUDOHDR pseudoh; // TCP 伪头部
memset(&iph, 0, sizeof(iph));
memset(&tcph, 0, sizeof(tcph));
memset(&pseudoh, 0, sizeof(pseudoh));
len = sizeof(iph) + sizeof(tcph);
// 初始化头部信息
initIpHeader(&iph, saddr, daddr);
initTcpHeader(&tcph, sport, dport);
initPseudoHeader(&pseudoh, saddr, daddr);
//计算IP校验和
iph.check = checkSum((u_short *)&iph, sizeof(iph));
// 计算TCP校验和
memcpy(buf , &pseudoh, sizeof(pseudoh)); // 复制TCP伪头部
memcpy(buf + sizeof(pseudoh), &tcph, sizeof(tcph)); // 复制TCP头部
tcph.check = checkSum((u_short *)buf, sizeof(pseudoh) + sizeof(tcph));
memset(packet, 0, pkt_len);
memcpy(packet, &iph, sizeof(iph));
memcpy(packet + sizeof(iph), &tcph, sizeof(tcph));
return len;
}
//创建原始套接字
int createRawSocket(unsigned int saddr, unsigned short sport)
{
int fd;
int on = 1;
struct sockaddr_in addr;
// 创建一个原始套接字, 指定其关注TCP协议
fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP);
if (fd == -1) {
return -1;
}
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(sport);
addr.sin_addr.s_addr = saddr;
/// 绑定
int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
if(-1 == ret)
{
printf("bind error\\n");
return -1;
}
// 设置需要手动构建IP头部
if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&on, sizeof(on)) < 0) {
close(fd);
return -1;
}
return fd;
}
void analyIPPack(IPHDR *ip)
{
unsigned char *p = (unsigned char*)&ip->saddr;
printf("Source IP : %u.%u.%u.%u\\n", p[0],p[1],p[2],p[3]);
p = (unsigned char*)&ip->daddr;
printf("dest IP : %u.%u.%u.%u\\n", p[0],p[1],p[2],p[3]);
}
void analyTCPPack(TCPHDR *tcp)
{
printf("Source port : %u\\n", ntohs(tcp->sport));
printf("Dest port : %u\\n", ntohs(tcp->dport));
printf("Seq : %u\\n", ntohl(tcp->seq));
printf("Ack seq : %u\\n", ntohl(tcp->ack_seq));
printf("flag : %x\\n", tcp->flag);
return;
}
//发送SYN包
int sendSynPacket(int sockfd, unsigned int saddr, unsigned short sport,
unsigned int daddr, unsigned short dport)
{
struct sockaddr_in skaddr;
char packet[256] = {0};
int pkt_len = 0;
memset(&skaddr, 0, sizeof(skaddr));
skaddr.sin_family = AF_INET;
skaddr.sin_port = htons(dport);
skaddr.sin_addr.s_addr = daddr;
pkt_len = createSynPacket(packet, 256, saddr, sport, daddr, dport);
printf("send syn packet\\n");
analyIPPack((IPHDR *)packet);
analyTCPPack((TCPHDR *)(packet + sizeof(IPHDR)));
return sendto(sockfd, packet, pkt_len, 0, (struct sockaddr *)&skaddr,
sizeof(struct sockaddr));
}
int main(int argc, char *argv[])
{
unsigned int saddr;
unsigned short sport;
unsigned int daddr;
unsigned short dport;
int sockfd;
char buf[1024] = {0};
int len = 0;
IPHDR * iphd = NULL;
TCPHDR * tcphd = NULL;
if (argc < 5) {
fprintf(stderr, "Usage: syn );
exit(1);
}
saddr = inet_addr(argv[1]); // 获取源IP
sport = atoi(argv[2]); // 获取源端口
daddr = inet_addr(argv[3]); // 获取目的IP
dport = atoi(argv[4]); // 获取目的端口
sockfd = createRawSocket(saddr, sport); // 创建原始socket
if (sockfd == -1) {
fprintf(stderr, "Failed to make raw socket\\n");
exit(1);
}
if (sendSynPacket(sockfd, saddr, sport, daddr, dport) < 0) { // 发送SYN包
fprintf(stderr, "Failed to send syn packet\\n");
}
while(1)
{
len = recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
if(len == -1)
{
fprintf(stderr, "recv error %d %s\\n", errno, strerror(errno));
return 0;
}
else if(len == 0)
{
continue;
}
else
{
break;
}
}
printf("\\n recv msg len %d \\n", len);
iphd = (IPHDR *)buf;
tcphd = (TCPHDR *)(iphd + 1);
analyIPPack(iphd);
if(iphd->protocol == IPPROTO_TCP)
{
analyTCPPack(tcphd);
}
close(sockfd);
return 0;
}
运行结果：
# ./synack 10.223.12.10 1234 10.223.12.20 4567
send syn packet
Source IP : 10.223.12.10
dest Ip : 10.223.12.20
Source port : 1234
Dest port : 4567
Seq : 4290617
Ack seq : 0
flag : 2
recv msg len 44
Source IP : 10.223.12.20
dest Ip : 10.223.12.10
Source port : 4567
Dest port : 1234
Seq : 1510433077
Ack seq : 4290618
flag : 12
在 10.223.12.20 上抓包结果
# tcpdump -i eth0 port 4567
...
02:03:04.641657 IP 10.223.12.10.dbm > localhost.localdomain.personal-agent:
Flags [S], seq 4290617, win 1024, length 0
02:03:04.641707 IP localhost.localdomain.personal-agent > 10.223.12.10.dbm:
Flags [S .], seq 1510433077, ack 4290618, win 29200, options [mss 1460], length 0
02:03:04.641812 IP 10.223.12.10.dbm > localhost.localdomain.personal-agent:
Flags [R], seq 4290618 win 0, length 0
从结果中可以看到 10.223.12.10 在接收到对端回应的 syn + ack 后，系统会自动给对端回应一个 RST 复位报文，导致二者的链路断开。
为什么系统会自动回复 RST 报文呢？
首先先分析客户端收到对端回应的 syn+ack 会发生什么。
在网络层把数据包发送到传输层时，会调用 ip_local_deliver_finish ，在该函数中会将报文复制一份给 RAW 套接口，然后会继续往下处理，最终会进入到 tcp 的接收函数 tcp_v4_rcv，在该函数中会进行套接字的查找。
int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb)
{
...
/*从ehash或bhash中根据地址和端口查找传输控制块。
若在ehash中找到，表示3次握手后已建立起了连接，可以正常通信。
若在bhash中找到，表示已经绑定了端口，处于监听状态。
若都找不到，说明对应的传输控制块还没有创建，跳转*/
sk = __inet_lookup(&tcp_hashinfo, skb->nh.iph->saddr, th->source,
skb->nh.iph->daddr, th->dest,
inet_iif(skb));
if (!sk)
goto no_tcp_socket;
...
//处理没有创建传输控制块收到的报文情况，通常给对方发送RST段
no_tcp_socket:
//查找IPSec策略数据库，查找失败跳转
if (!xfrm4_policy_check(NULL, XFRM_POLICY_IN, skb))
goto discard_it;
/* 检测报文的长度和校验和，若有异常说明报文已损坏，统计后丢弃，
否则给对端发送rst段后丢弃*/
if (skb->len < (th->doff << 2) || tcp_checksum_complete(skb)) {
bad_packet:
TCP_INC_STATS_BH(TCP_MIB_INERRS);
} else {
tcp_v4_send_reset(NULL, skb);
}
// 丢弃数据包
discard_it:
/* Discard frame. */
kfree_skb(skb);
return 0;
discard_and_relse:
sock_put(sk);
goto discard_it;
//处理传输层控制块处于TIME_WAIT状态的情况
do_time_wait:
...
}
从上述代码可知，当客户端接收到报文后，先调用 __inet_lookup 查找传输控制块，由于原始套接字没有创建传输控制块，因此会跳到 no_tcp_socket 处发送 RST 报文给对端。
在 TCP 中，对于客户端来讲，当客户端调用 connect 时，会在 hash 表tcp_hashinfo 中加入传输控制块，以便后续接收报文中能够找到对应的套接字。
tcp_v4_connect
-> inet_hash_connect
-> __inet_check_established
对于原始套接字，其没有端口号的概念，因此也就不会再hash表中存放传输控制块，收到报文也就找不到对应的socket，所以收到 SYN 报文后，系统会自动给对端恢复 RST 复位报文。
审核编辑：刘清
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