Python socket编程之构造IP首部和ICMP首部

这两天在做一个实验需要自己构造IP首部，遇到诸多问题，搞了一天终于搞定。

关于socket的介绍网上一大堆，我只记录构造IP头时我遇到的问题。由于没玩过socket构造IP首部，网上找了段代码研究下，无奈代码跑不动，各种问题，网上搜集资料无果，从基础学起，加上自己的脑洞总算解决了。

我想自己构造一个自定义IP头的ICMP回送请求，网上找了段代码，自己改了改，现在长这个样子：

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')

步骤很简单，就是自己创建个套接字，然后把头构造好再发送就行了，但是一般的套接字是无法自己更改IP头的，只能从IP数据报的数据部分开始构造，想要构造IP首部就要用到原始套接字，用原始套接字可以从IP首部开始构造，但是如果用原始套接字需要root权限，开始我在OS X下用IDE，程序总是报错socket.error: [Errno 1] Operation not permitted，就是因为权限的问题，在终端里sudo运行就没有权限问题了(Ps:如果想用root权限打开IDE，又不想切换账户的话，终端里sudo ./IDE就行了)现在有了权限，开始报别的错了，提示socket.error: [Errno 22]Invalid argument。

这是创建原始套接字的代码，第一行第三个值255是IPPROTO_RAW的值，如果要构造IP头，就要加上第二行代码设置IP_HDRINCL，第一个值0是IPPROTO_IP的值

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

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

如果这样设置在OS X下就会在调用sendto()的位置报Invalid argument错误，后来发现问题出在第一行的第三个参数255上，经测试发现

在OS X下，这个参数置成0或255都会报错

在WINDOWS下 ，这个参数置成0或255都不会报错

在LINUX下，这个参数置成0会报错，置成255不会报错

现在可以构造任意的源IP和目的IP的ICMP回送请求了，IP首部字段的ID，长度，校验和置成0就可以，内核协议栈会修正。

在linux上抓包发现目的IP为同子网下不存在的主机IP时，是抓不到ICMP包的，这是因为主机先发送ARP包请求目的IP的MAC地址得不到回应，而不能进一步发送ICMP回送请求，也就是说PING命令中提示的Request timeout for icmp_seq是因为ARP请求得不到应答而产生的。