談起socket編程，大家也許會想起QQ和IE，沒錯(cuò)。還有許多網(wǎng)絡(luò)工具如P2P、NetMeeting等在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序，也是用socket來實(shí)現(xiàn)的。Socket是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編程接口，實(shí)現(xiàn)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層，Windows Socket包括了一套系統(tǒng)組件，充分利用了Microsoft Windows 消息驅(qū)動的特點(diǎn)。Socket規(guī)范1.1版是在1993年1月發(fā)行的，并廣泛用于此后出現(xiàn)的Windows9x操作系統(tǒng)中。Socket規(guī)范2.2版（其在Windows平臺上的版本是Winsock2.2，也叫Winsock2）在 1996 年 5 月發(fā)行，Windows NT 5.0及以后版本的Windows系統(tǒng)支持Winsock2，在Winsock2中，支持多個(gè)傳輸協(xié)議的原始套接字，重疊I/O模型、服務(wù)質(zhì)量控制等。
本文向大家介紹Windows Sockets的一些關(guān)于用C#實(shí)現(xiàn)的原始套接字(Raw Socket)的編程，以及在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)封包監(jiān)視技術(shù)。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(wǎng)卡設(shè)置成混雜模式，在這種模式下，我們可以收到網(wǎng)絡(luò)上的IP包，當(dāng)然包括目的不是本機(jī)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(xié)議，而且能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)底層的傳輸機(jī)制進(jìn)行控制。
在本文例子中，我在nbyte.BasicClass命名空間實(shí)現(xiàn)了RawSocket類，它包含了我們實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包監(jiān)視的核心技術(shù)。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)類之前，需要先寫一個(gè)IP頭結(jié)構(gòu)，來暫時(shí)存放一些有關(guān)網(wǎng)絡(luò)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(wù)類型TOS
[FieldOffset(2)] public ushort ip_totallength; //16位數(shù)據(jù)包總長度（字節(jié)）
[FieldOffset(4)] public ushort ip_id; //16位標(biāo)識
[FieldOffset(6)] public ushort ip_offset; //3位標(biāo)志位
[FieldOffset(8)] public byte ip_ttl; //8位生存時(shí)間 TTL
[FieldOffset(9)] public byte ip_protocol; //8位協(xié)議(TCP, UDP, ICMP, Etc.)
[FieldOffset(10)] public ushort ip_checksum; //16位IP首部校驗(yàn)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(dāng)每一個(gè)封包到達(dá)時(shí)候，可以用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化把包中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)IPHeader對象。
下面就開始寫RawSocket類了，一開始，先定義幾個(gè)參數(shù)，包括：
private bool error_occurred; //套接字在接收包時(shí)是否產(chǎn)生錯(cuò)誤
public bool KeepRunning; //是否繼續(xù)進(jìn)行
private static int len_receive_buf; //得到的數(shù)據(jù)流的長度
byte [] receive_buf_bytes; //收到的字節(jié)
private Socket socket = null; //聲明套接字
還有一個(gè)常量：
const int SIO_RCVALL = unchecked((int)0x98000001);//監(jiān)聽所有的數(shù)據(jù)包
這里的SIO_RCVALL是指示RawSocket接收所有的數(shù)據(jù)包，在以后的IOContrl函數(shù)中要用，在下面的構(gòu)造函數(shù)中，實(shí)現(xiàn)了對一些變量參數(shù)的初始化：
public RawSocket() //構(gòu)造函數(shù)
{
error_occurred=false;
len_receive_buf = 4096;
receive_buf_bytes = new byte[len_receive_buf];
}
下面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)建RawSocket，并把它與終結(jié)點(diǎn)（IPEndPoint：本機(jī)IP和端口）綁定：
public void CreateAndBindSocket(string IP) //建立并綁定套接字
{
socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);
socket.Blocking = false; //置socket非阻塞狀態(tài)
socket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(IP), 0)); //綁定套接字
if (SetSocketOption()==false) error_occurred=true;
}
其中，在創(chuàng)建套接字的一句socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);中有3個(gè)參數(shù)：
第一個(gè)參數(shù)是設(shè)定地址族，MSDN上的描述是“指定 Socket 實(shí)例用來解析地址的尋址方案”，當(dāng)要把套接字綁定到終結(jié)點(diǎn)（IPEndPoint）時(shí)，需要使用InterNetwork成員，即采用IP版本4的地址格式，這也是當(dāng)今大多數(shù)套接字編程所采用一個(gè)尋址方案（AddressFamily）。
第二個(gè)參數(shù)設(shè)置的套接字類型就是我們使用的Raw類型了，SocketType是一個(gè)枚舉數(shù)據(jù)類型，Raw套接字類型支持對基礎(chǔ)傳輸協(xié)議的訪問。通過使用 SocketType.Raw，你不光可以使用傳輸控制協(xié)議(Tcp)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(Udp)進(jìn)行通信，也可以使用網(wǎng)際消息控制協(xié)議 (Icmp) 和 Internet 組管理協(xié)議 (Igmp) 來進(jìn)行通信。在發(fā)送時(shí)，您的應(yīng)用程序必須提供完整的 IP 標(biāo)頭。所接收的數(shù)據(jù)報(bào)在返回時(shí)會保持其 IP 標(biāo)頭和選項(xiàng)不變。
第三個(gè)參數(shù)設(shè)置協(xié)議類型，Socket 類使用 ProtocolType 枚舉數(shù)據(jù)類型向 Windows Socket API 通知所請求的協(xié)議。這里使用的是IP協(xié)議，所以要采用ProtocolType.IP參數(shù)。
在CreateAndBindSocket函數(shù)中有一個(gè)自定義的SetSocketOption函數(shù)，它和Socket類中的SetSocketOption不同，我們在這里定義的是具有IO控制功能的SetSocketOption，它的定義如下：
private bool SetSocketOption() //設(shè)置raw socket
{
bool ret_value = true;
try
{
socket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IP, SocketOptionName.HeaderIncluded, 1);
byte []IN = new byte[4]{1, 0, 0, 0};
byte []OUT = new byte[4];
//低級別操作模式,接受所有的數(shù)據(jù)包，這一步是關(guān)鍵，必須把socket設(shè)成raw和IP Level才可用SIO_RCVALL
int ret_code = socket.IOControl(SIO_RCVALL, IN, OUT);
ret_code = OUT[0] + OUT[1] + OUT[2] + OUT[3];//把4個(gè)8位字節(jié)合成一個(gè)32位整數(shù)
if(ret_code != 0) ret_value = false;
}
catch(SocketException)
{
ret_value = false;
}
return ret_value;
}
本文向大家介紹Windows Sockets的一些關(guān)于用C#實(shí)現(xiàn)的原始套接字(Raw Socket)的編程，以及在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)封包監(jiān)視技術(shù)。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(wǎng)卡設(shè)置成混雜模式，在這種模式下，我們可以收到網(wǎng)絡(luò)上的IP包，當(dāng)然包括目的不是本機(jī)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(xié)議，而且能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)底層的傳輸機(jī)制進(jìn)行控制。
在本文例子中，我在nbyte.BasicClass命名空間實(shí)現(xiàn)了RawSocket類，它包含了我們實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包監(jiān)視的核心技術(shù)。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)類之前，需要先寫一個(gè)IP頭結(jié)構(gòu)，來暫時(shí)存放一些有關(guān)網(wǎng)絡(luò)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(wù)類型TOS
[FieldOffset(2)] public ushort ip_totallength; //16位數(shù)據(jù)包總長度（字節(jié)）
[FieldOffset(4)] public ushort ip_id; //16位標(biāo)識
[FieldOffset(6)] public ushort ip_offset; //3位標(biāo)志位
[FieldOffset(8)] public byte ip_ttl; //8位生存時(shí)間 TTL
[FieldOffset(9)] public byte ip_protocol; //8位協(xié)議(TCP, UDP, ICMP, Etc.)
[FieldOffset(10)] public ushort ip_checksum; //16位IP首部校驗(yàn)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(dāng)每一個(gè)封包到達(dá)時(shí)候，可以用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化把包中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)IPHeader對象。
下面就開始寫RawSocket類了，一開始，先定義幾個(gè)參數(shù)，包括：
private bool error_occurred; //套接字在接收包時(shí)是否產(chǎn)生錯(cuò)誤
public bool KeepRunning; //是否繼續(xù)進(jìn)行
private static int len_receive_buf; //得到的數(shù)據(jù)流的長度
byte [] receive_buf_bytes; //收到的字節(jié)
private Socket socket = null; //聲明套接字
還有一個(gè)常量：
const int SIO_RCVALL = unchecked((int)0x98000001);//監(jiān)聽所有的數(shù)據(jù)包
這里的SIO_RCVALL是指示RawSocket接收所有的數(shù)據(jù)包，在以后的IOContrl函數(shù)中要用，在下面的構(gòu)造函數(shù)中，實(shí)現(xiàn)了對一些變量參數(shù)的初始化：
public RawSocket() //構(gòu)造函數(shù)
{
error_occurred=false;
len_receive_buf = 4096;
receive_buf_bytes = new byte[len_receive_buf];
}
下面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)建RawSocket，并把它與終結(jié)點(diǎn)（IPEndPoint：本機(jī)IP和端口）綁定：
public void CreateAndBindSocket(string IP) //建立并綁定套接字
{
socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);
socket.Blocking = false; //置socket非阻塞狀態(tài)
socket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(IP), 0)); //綁定套接字
if (SetSocketOption()==false) error_occurred=true;
}
其中，在創(chuàng)建套接字的一句socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);中有3個(gè)參數(shù)：
第一個(gè)參數(shù)是設(shè)定地址族，MSDN上的描述是“指定 Socket 實(shí)例用來解析地址的尋址方案”，當(dāng)要把套接字綁定到終結(jié)點(diǎn)（IPEndPoint）時(shí)，需要使用InterNetwork成員，即采用IP版本4的地址格式，這也是當(dāng)今大多數(shù)套接字編程所采用一個(gè)尋址方案（AddressFamily）。
第二個(gè)參數(shù)設(shè)置的套接字類型就是我們使用的Raw類型了，SocketType是一個(gè)枚舉數(shù)據(jù)類型，Raw套接字類型支持對基礎(chǔ)傳輸協(xié)議的訪問。通過使用 SocketType.Raw，你不光可以使用傳輸控制協(xié)議(Tcp)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(Udp)進(jìn)行通信，也可以使用網(wǎng)際消息控制協(xié)議 (Icmp) 和 Internet 組管理協(xié)議 (Igmp) 來進(jìn)行通信。在發(fā)送時(shí)，您的應(yīng)用程序必須提供完整的 IP 標(biāo)頭。所接收的數(shù)據(jù)報(bào)在返回時(shí)會保持其 IP 標(biāo)頭和選項(xiàng)不變。
第三個(gè)參數(shù)設(shè)置協(xié)議類型，Socket 類使用 ProtocolType 枚舉數(shù)據(jù)類型向 Windows Socket API 通知所請求的協(xié)議。這里使用的是IP協(xié)議，所以要采用ProtocolType.IP參數(shù)。
在CreateAndBindSocket函數(shù)中有一個(gè)自定義的SetSocketOption函數(shù)，它和Socket類中的SetSocketOption不同，我們在這里定義的是具有IO控制功能的SetSocketOption，它的定義如下：
private bool SetSocketOption() //設(shè)置raw socket
{
bool ret_value = true;
try
{
socket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IP, SocketOptionName.HeaderIncluded, 1);
byte []IN = new byte[4]{1, 0, 0, 0};
byte []OUT = new byte[4];
//低級別操作模式,接受所有的數(shù)據(jù)包，這一步是關(guān)鍵，必須把socket設(shè)成raw和IP Level才可用SIO_RCVALL
int ret_code = socket.IOControl(SIO_RCVALL, IN, OUT);
ret_code = OUT[0] + OUT[1] + OUT[2] + OUT[3];//把4個(gè)8位字節(jié)合成一個(gè)32位整數(shù)
if(ret_code != 0) ret_value = false;
}
catch(SocketException)
{
ret_value = false;
}
return ret_value;
}