1. 前言
如果只需要研究Linux的tcp協議棧行為，只需要使用packetdrill就能夠滿足我的所有需求。packetdrill才是讓我隨心所欲地撩tcp協議棧。
然而悲劇的是，除了要研究Linux的TCP協議棧行為，還需要研究Windows的tcp協議棧的行為，Windows不開源，感覺里面應該有挺多未知的坑。
為了能夠重現Windows的tcp協議棧的一些網絡行為，這里使用python的scapy進行包構造撩撩Windows的tcp協議棧。scapy在tcp數據報文注入會有一點的時延，這個工具在要求時延嚴格的場景無法使用（還是packetdrill好用，囧）。針對目前遇到的場景，勉強能用，再則已經擼慣了python，上手起來比較容易。
2. 基本語法
在Centos 7.2中直接使用yum install 來安裝。
yum install scapy.noarch
[root@localhost ~]# scapyINFO: Can't import python gnuplot wrapper . Won't be able to plot.INFO: Can't import PyX. Won't be able to use psdump() or pdfdump().WARNING: No route found for IPv6 destination :: (no default route?)Welcome to Scapy (2.2.0)>>> help(send)
在大部分時候，如果看到不明白的地方，請用help。其次是官方的參考手冊
ip/tcp/http數據包操縱
>>> IP()<IP |>>>>> IP()/TCP()<IP frag=0 proto=tcp |<TCP |>>>>>> IP(proto=55)/TCP()<IP frag=0 proto=55 |<TCP >> >>>> Ether()/IP()/TCP()<Ether type=IPv4 |<IP frag=0 proto=tcp |<TCP |>>>>>>> IP()/TCP()/"GET /HTTP/1.0/r/n/r/n" 數據部分可以直接使用字符串<IP frag=0 proto=tcp |<TCP |<Raw load='GET /HTTP/1.0/r/n/r/n' |>>> >>>> Ether()/IP()/UDP()<Ether type=IPv4 |<IP frag=0 proto=udp |<UDP |>>>>>>> Ether()/IP()/IP()/UDP()<Ether type=IPv4 |<IP frag=0 proto=ipencap |<IP frag=0 proto=udp |<UDP |>>>>>>> str(IP())'E/x00/x00/x14/x00/x01/x00/x00@/x00|/xe7/x7f/x00/x00/x01/x7f/x00/x00/x01'>>> IP(_)<IP version=4L ihl=5L tos=0x0 len=20 id=1 flags= frag=0L ttl=64 proto=hopopt chksum=0x7ce7 src=127.0.0.1 dst=127.0.0.1 |>>>> a=Ether()/IP(dst="www.baidu.com")/TCP()/"GET /index.html HTTP/1.0 /n/n">>> hexdump(a)0000 00 03 0F 19 6A 49 08 00 27 FE D8 12 08 00 45 00 ....jI..'.....E.0010 00 43 00 01 00 00 40 06 70 78 C0 A8 73 C6 B4 61 .C....@.px..s..a0020 21 6C 00 14 00 50 00 00 00 00 00 00 00 00 50 02 !l...P........P.0030 20 00 B3 75 00 00 47 45 54 20 2F 69 6E 64 65 78 ..u..GET /index0040 2E 68 74 6D 6C 20 48 54 54 50 2F 31 2E 30 20 0A .html HTTP/1.0 .0050 0A .>>> b=str(a)>>> b"/x00/x03/x0f/x19jI/x08/x00'/xfe/xd8/x12/x08/x00E/x00/x00C/x00/x01/x00/x00@/x06px/xc0/xa8s/xc6/xb4a!l/x00/x14/x00P/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00P/x02 /x00/xb3u/x00/x00GET /index.html HTTP/1.0 /n/n"
1.數據包發送
數據包的發送主要包括以下函數send/sendp/sr/sr1/srp 主要區別是：
send函數工作在第三層
send(IP(dst="192.168.115.188")/ICMP())
sendp函數工作在第二層，你可以選擇網卡和協議
sendp(Ether()/IP(dst="192.168.115.188",ttl=(1,4)),iface="eth0")
fuzz函數的作用：可以更改一些默認的不可以被計算的值（比如校驗和checksums）,更改的值是隨機的，但是類型是符合字段的值的。
send(IP(dst="www.baidu.com")/UDP()/NTP(version=4),loop=2) #未使用fuzz()send(IP(dst=" www.baidu.com")/fuzz(UDP()/NTP(version=4)),loop=2) #使用fuzz()
SR()函數用來來發送數據包和接收響應。該函數返回有回應的數據包和沒有回應的數據包；該函數也算得上是scapy的核心了，他會返回兩個列表數據，一個是answer list 另一個是unanswered
>>> sr(IP(dst="192.168.115.1")/TCP(dport=[21,22,23]))Begin emission:Finished to send 3 packets.***Received 3 packets, got 3 answers, remaining 0 packetsResults: TCP:3 UDP:0 ICMP:0 Other:0>, Unanswered: TCP:0 UDP:0 ICMP:0 Other:0>>> ans,unans=_ 這也是scapy的核心了>>> ans.show()0000 IP / TCP 192.168.115.198:ftp_data > 192.168.115.1:ftp S ==> IP / TCP 192.168.115.1:ftp > 192.168.115.198:ftp_data RA / Padding0001 IP / TCP 192.168.115.198:ftp_data > 192.168.115.1:ssh S ==> IP / TCP 192.168.115.1:ssh > 192.168.115.198:ftp_data RA / Padding0002 IP / TCP 192.168.115.198:ftp_data > 192.168.115.1:telnet S ==> IP / TCP 192.168.115.1:telnet > 192.168.115.198:ftp_data SA / Padding >>>sr(IP(dst="192.168.115.1")/TCP(dport=[21,22,23]),inter=0.5,retry=-2,timeout=1) 網絡環境不好時，也可以追加inter retry timeout等附加信息，
函數sr1()是sr()一個變種，只返回應答發送的分組（或分組集）。這兩個函數發送的數據包必須是第3層數據包（IP，ARP等）。而函數SRP()位于第2層（以太網，802.3，等）。
>>> p=sr1(IP(dst="192.168.115.188")/ICMP()/"test")Begin emission:.....Finished to send 1 packets..*Received 7 packets, got 1 answers, remaining 0 packets>>> p<IP version=4L ihl=5L tos=0x0 len=32 id=26000 flags= frag=0L ttl=128 proto=icmp chksum=0x6c79 src=192.168.115.188 dst=192.168.115.198 options=[] |<ICMP type=echo-reply code=0 chksum=0x1826 id=0x0 seq=0x0 |<Raw load='test' |<Padding load='/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00' |>>>>>>> p.show()###[ IP ]### version= 4L ihl= 5L tos= 0x0 len= 32 id= 26000 flags= frag= 0L ttl= 128 proto= icmp chksum= 0x6c79 src= 192.168.115.188 dst= 192.168.115.198 /options/###[ ICMP ]### type= echo-reply code= 0 chksum= 0x1826 id= 0x0 seq= 0x0###[ Raw ]### load= 'test'###[ Padding ]### load= '/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00/x00'
1.數據包sniff
a=sniff(count=1,filter="tcp and host 192.168.1.1 and port 80")
使用sniff主要是用于數據包的接收，根據filter設定的條件，將符合條件的數據包接收回來。
3. 場景構造
scapy的缺點是，他只負責構造包，是單向的。不像packetdrill這么完美，packetdrill 不但可以構造包，還能實現系統調用構造不同的場景，還能幫你檢查協議棧發出的數據包是否符合預期。撩協tcp協議棧的過程不外乎兩端，一端使用系統調用模擬協議棧行為，另外一端則是我們構造的包。常見場景主要是：服務器場景、客戶端場景。
服務器場景使用系統調用(即用戶態程序)，而客戶端則是scapy構造的包。
在這里構造一個簡單的三次握手后向服務器端發送數據。為了防止Linux客戶端rst。
iptables -A OUTPUT -p tcp --tcp-flags RST RST -s 192.168.56.1 -j DROP
#!/usr/local/bin/pythonfrom scapy.all import *# VARIABLESsrc = sys.argv[1]dst = sys.argv[2]sport = random.randint(1024,65535)dport = int(sys.argv[3])# SYNip=IP(src=src,dst=dst)SYN=TCP(sport=sport,dport=dport,flags='S',seq=1000)SYNACK=sr1(ip/SYN)# ACKACK=TCP(sport=sport, dport=dport, flags='A', seq=SYNACK.ack, ack=SYNACK.seq + 1)send(ip/ACK)
在這里可以安裝一個nginx來驗證。
客戶端場景使用系統調用(即用戶態程序)，而服務器端則是scapy構造包。
在這里使用scapy構造一個簡單的http服務器。為了防止協議棧發送RST，需要對iptables進行設置。
iptables -A OUTPUT -p tcp --tcp-flags RST RST --sport 80 -j DROP
#!/usr/bin/pythonfrom scapy.all import *# Interacts with a client by going through the three-way handshake.# Shuts down the connection immediately after the connection has been established.# Akaljed Dec 2010, http://www.akaljed.wordpress.com# Wait for client to connect.a=sniff(count=1,filter="tcp and host 192.168.1.1 and port 80")# some variables for later use.ValueOfPort=a[0].sportSeqNr=a[0].seqAckNr=a[0].seq+1# Generating the IP layer:ip=IP(src="192.168.1.1", dst="192.168.1.2")# Generating TCP layer:TCP_SYNACK=TCP(sport=80, dport=ValueOfPort, flags="SA", seq=SeqNr, ack=AckNr, options=[('MSS', 1460)])#send SYNACK to remote host AND receive ACK.ANSWER=sr1(ip/TCP_SYNACK)# Capture next TCP packets with dport 80. (contains http GET request)GEThttp = sniff(filter="tcp and port 80",count=1,prn=lambda x:x.sprintf("{IP:%IP.src%: %TCP.dport%}"))AckNr=AckNr+len(GEThttp[0].load)SeqNr=a[0].seq+1# Print the GET request# (Sanity check: size of data should be greater than 1.)if len(GEThttp[0].load)>1: print GEThttp[0].load# Generate custom http file content.html1="HTTP/1.1 200 OK/x0d/x0aDate: Wed, 29 Sep 2010 20:19:05 GMT/x0d/x0aServer: Testserver/x0d/x0aConnection: Keep-Alive/x0d/x0aContent-Type: text/html; charset=UTF-8/x0d/x0aContent-Length: 291/x0d/x0a/x0d/x0a<!DOCTYPE HTML PUBLIC /"-//W3C//DTD HTML 4.0//EN/"><html><head><title>Testserver</title></head><body bgcolor=/"black/" text=/"white/" link=/"blue/" vlink=/"purple/" alink=/"red/"><p><font face=/"Courier/" color=/"blue/">-Welcome to test server-------------------------------</font></p></body></html>"# Generate TCP datadata1=TCP(sport=80, dport=ValueOfPort, flags="PA", seq=SeqNr, ack=AckNr, options=[('MSS', 1460)])# Construct whole network packet, send it and fetch the returning ack.ackdata1=sr1(ip/data1/html1)# Store new sequence number.SeqNr=ackdata1.ack# Generate RST-ACK packetBye=TCP(sport=80, dport=ValueOfPort, flags="FA", seq=SeqNr, ack=AckNr, options=[('MSS', 1460)])send(ip/Bye)# The End這個服務器只需要使用wget或者curl就可以實現驗證了。
4. 參考資料
http://www.secdev.org/projects/scapy/doc/usage.html#starting-scapy
https://akaljed.wordpress.com/2010/12/12/scapy-as-webserver/
http://lost-and-found-narihiro.blogspot.com/2012/12/scapy-simple-web-server-with-scapy.html
總結
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