golang使用原始套接字构造UDP包

RAW SOCKET 介绍

TCP/IP协议中，最常见的就是原始(SOCKET_RAW)、tcp(SOCKET_STREAM)、udp(SOCKET_DGRA)三种套接字。原始套接字能够对底层传输进行控制，允许自行组装数据包，比如修改本地IP，发送Ping包，进行网络监听。这里不做详细介绍，要了解更多可以网上自己查询。

实现

这里先看IP头结构：

其中16位总长度包括IP头长度和数据的长度，8位协议填写17，因为UDP协议类型为17。这里要说明一下IP头中的首部校验，这个值只校验IP头部，不包含数据。
这里给出校验算法，IP头和UDP头中使用的校验算法是一样的。

func checkSum(msg []byte) uint16 {
    sum := 0
    for n := 1; n < len(msg)-1; n += 2 {
        sum += int(msg[n])*256 + int(msg[n+1])
    }
    sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff)
    sum += (sum >> 16)
    var ans = uint16(^sum)
    return ans
}

下面开始填充IP头，这里使用了golang.org/x/net下的ipv4包

    //目的IP
    dst := net.IPv4(192, 168, 1, 2)
    //源IP
    src := net.IPv4(192, 168, 1, 3)
    //填充ip首部
    iph := &ipv4.Header{
        Version:  ipv4.Version,
        //IP头长一般是20
        Len:      ipv4.HeaderLen,
        TOS:      0x00,
        //buff为数据
        TotalLen: ipv4.HeaderLen + len(buff),
        TTL:      64,
        Flags:    ipv4.DontFragment,
        FragOff:  0,
        Protocol: 17,
        Checksum: 0,
        Src:      src,
        Dst:      dst,
    }
    
    h, err := iph.Marshal()
    if err != nil {
        log.Fatalln(err)
    }
    //计算IP头部校验值
    iph.Checksum = int(checkSum(h))

下面开始处理UDP头部，先来看UDP头结构：

UDP头结构就很简单了，16位UDP校验和涉及到一个UDP伪首部的东西，我们先来看下UDP伪首部的构成。

-----------------------------------------
|         32bit Source IP address       |
-----------------------------------------
|         32bit Destination IP addr     |
-----------------------------------------
|  0   | 8bit Proto| 16bit header length|
-----------------------------------------

伪首部包含了源IP，目的IP，协议号，16位的长度。这个伪首部仅仅参与校验计算。
下面开始填充UDP头：

    //填充udp首部
    //udp伪首部
    udph := make([]byte, 20)
    //源ip地址
    udph[0], udph[1], udph[2], udph[3] = src[12], src[13], src[14], src[15]
    //目的ip地址
    udph[4], udph[5], udph[6], udph[7] = dst.IP[12], dst.IP[13], dst.IP[14], dst.IP[15]
    //协议类型
    udph[8], udph[9] = 0x00, 0x11
    //udp头长度
    udph[10], udph[11] = 0x00, byte(len(buff)+8)
    //下面开始就真正的udp头部
    //源端口号
    udph[12], udph[13] = 0x27, 0x10
    //目的端口号
    udph[14], udph[15] = 0x17, 0x70
    //udp头长度
    udph[16], udph[17] = 0x00, byte(len(buff)+8)
    //校验和
    udph[18], udph[19] = 0x00, 0x00
    //计算校验值
    check := checkSum(append(udph, buff...))
    udph[18], udph[19] = byte(check>>8&255), byte(check&255）

下面我们需要发送自己构造的UDP包，可以使用net下的ListenPacket。

    listener, err := net.ListenPacket("ip4:udp", "192.168.1.104")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer listener.Close()
    
    //listener 实现了net.PacketConn接口
    r, err := ipv4.NewRawConn(c)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    //发送自己构造的UDP包
    if err = r.WriteTo(iph, append(udph[12:20], buff...), nil); err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

这个实现只在linux和mac上测试过，windows上需要借助于第三方吧，比如winpcap。

结语

这里只给出了UDP的实现，TCP的实现比较复杂，以后也会给出TCP实现的例子。