【C言語】UDPセグメント(HelloWorld!)をRawソケットで送信する！

基本的には、TCP/UDPセグメントを

わざわざRawソケットを使う必要ありません。

SOCK_DGRAMを使った方が

コードもシンプルになりますし、

そっちの方が簡単です。

しかし時にはUDPセグメントを

Rawソケットから送らなければならない

という場面に遭遇するかもしれません。

Rawソケットから作成した方が、

柔軟性には長けますね。

というわけで自分で一から

UDPセグメントを組み立てて送信します。

データにはHello Worldを入れます。

ソースコードの流れはシンプルです。

まずはRaw Socketを用意します。

そしてインタフェース名から

自分のMACアドレスを取得して、

Ethernet、IP、UDPの各フィールドに

適切な値を入れて送信するだけです。

それではやってみましょう！

UDPをRawソケットで送ってみよう

コードはこちらです。

#include<sys/socket.h>
#include<sys/ioctl.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/param.h>
#include<linux/if.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<net/ethernet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<netinet/ip.h>
#include<netinet/ip6.h>
#include<netinet/tcp.h>
#include<netinet/udp.h>
#include<netinet/ip_icmp.h>
#include<netinet/if_ether.h>
#include<netinet/in.h>
#include<netpacket/packet.h>
#include<netdb.h>
#include<ctype.h>
#include<errno.h>
#include<signal.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sysexits.h>
#include<unistd.h>

#define FALSE -1
#define TRUE 0
#define BROADCAST_MAC (uint8_t[6]){0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}
#define SRC_IP "0.0.0.0"
#define DST_IP "255.255.255.255"
#define SRC_PORT 50000
#define DST_PORT 50001

struct udp_packet{
  struct ether_header eh;
  struct iphdr ip;
  struct udphdr udp;
  uint8_t data[256];
}__attribute__((__packed__));

struct pseudo_header{
  uint32_t saddr;
  uint32_t daddr;
  uint8_t  reserved;
  uint8_t  protocol;
  uint16_t len;
}__attribute__((__packed__));

struct pseudo_udp{
  struct pseudo_header ip;
  struct udphdr udp;
  uint8_t data[256];
}__attribute__((__packed__));

#include<sys/socket.h>

#include<sys/ioctl.h>

#include<sys/types.h>

#include<sys/wait.h>

#include<sys/param.h>

#include<linux/if.h>

#include<arpa/inet.h>

#include<net/ethernet.h>

#include<netinet/in.h>

#include<netinet/ip.h>

#include<netinet/ip6.h>

#include<netinet/tcp.h>

#include<netinet/udp.h>

#include<netinet/ip_icmp.h>

#include<netinet/if_ether.h>

#include<netinet/in.h>

#include<netpacket/packet.h>

#include<netdb.h>

#include<ctype.h>

#include<errno.h>

#include<signal.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<string.h>

#include<sysexits.h>

#include<unistd.h>

#define FALSE -1

#define TRUE 0

#define BROADCAST_MAC (uint8_t[6]){0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}

#define SRC_IP "0.0.0.0"

#define DST_IP "255.255.255.255"

#define SRC_PORT 50000

#define DST_PORT 50001

struct udp_packet{

struct ether_header eh;

struct iphdr ip;

struct udphdr udp;

uint8_t data[256];

}__attribute__((__packed__));

struct pseudo_header{

uint32_t saddr;

uint32_t daddr;

uint8_t reserved;

uint8_t protocol;

uint16_t len;

}__attribute__((__packed__));

struct pseudo_udp{

struct pseudo_header ip;

struct udphdr udp;

uint8_t data[256];

}__attribute__((__packed__));

読み込むライブラリ、UDPパケット、

チェックサム計算用の疑似ヘッダー

を定義しています。

ブロードキャストのアドレスなども

マクロで定義しています。

DHCPのDiscoverを想定して、

送信元IPアドレスや宛先IPアドレスを

設定してあります。

もしユニキャストしたい場合は、

任意に変更すれば指定した相手に届きます。

int open_socket(const char *device)
{
  struct sockaddr_ll sll;
  struct ifreq ifr;
  int soc;

  if((soc=socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL)))<0){
    perror("[-]Failed to open socket");
    return FALSE;
  }
  
  strncpy(ifr.ifr_name, device, sizeof(ifr.ifr_name)-1);
  if(ioctl(soc, SIOCGIFINDEX, &ifr)<0){
    perror("[-]Failed ioctl(SIOCGIFINDEX)");
    close (soc);
    return FALSE;
  }

  sll.sll_family = PF_PACKET;
  sll.sll_protocol = htons(ETH_P_IP);
  sll.sll_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
  if(bind(soc, (struct sockaddr *)&sll, sizeof(sll))<0){
    perror("[-]Failed bind");
    close(soc);
    return FALSE;
  }

  return soc;
}

int open_socket(const char *device)

{

struct sockaddr_ll sll;

struct ifreq ifr;

int soc;

if((soc=socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL)))<0){

perror("[-]Failed to open socket");

return FALSE;

}

strncpy(ifr.ifr_name, device, sizeof(ifr.ifr_name)-1);

if(ioctl(soc, SIOCGIFINDEX, &ifr)<0){

perror("[-]Failed ioctl(SIOCGIFINDEX)");

close (soc);

return FALSE;

}

sll.sll_family = PF_PACKET;

sll.sll_protocol = htons(ETH_P_IP);

sll.sll_ifindex = ifr.ifr_ifindex;

if(bind(soc, (struct sockaddr *)&sll, sizeof(sll))<0){

perror("[-]Failed bind");

close(soc);

return FALSE;

}

return soc;

}

送信するためにソケットを用意する関数です。

Raw Socketを作成して、

それをインタフェースにBindしています。

uint16_t checksum(uint8_t *data, size_t len)
{
  uint32_t sum, c;
  uint16_t val, *ptr;
  sum = 0;
  ptr = (uint16_t *)data;
  for(c=len; c>=len; c-=2){
    sum += (*ptr);
    if(sum&0x80000000){
      sum = (sum & 0xFFFF)+(sum>>16);
    }
    ptr++;
  }
  if(c==-1){
    val=0;
    memcpy(&val, ptr, sizeof(uint8_t));
    sum += val;
  }
  while(sum>>16){
    sum =(sum & 0xFFFF)+(sum>>16);
  }
  if(sum == 0xFFFF){
    return sum;
  }else{
    return ~sum;
  }

  return sum;  
}

uint16_t checksum(uint8_t *data, size_t len)

{

uint32_t sum, c;

uint16_t val, *ptr;

sum = 0;

ptr = (uint16_t *)data;

for(c=len; c>=len; c-=2){

sum += (*ptr);

if(sum&0x80000000){

sum = (sum & 0xFFFF)+(sum>>16);

}

ptr++;

}

if(c==-1){

val=0;

memcpy(&val, ptr, sizeof(uint8_t));

sum += val;

}

while(sum>>16){

sum =(sum & 0xFFFF)+(sum>>16);

}

if(sum == 0xFFFF){

return sum;

}else{

return ~sum;

}

return sum;

}

IPヘッダとUDPヘッダの

チャックサムを計算する関数です。

u_char *get_mac(int soc, char *device)
{
  struct ifreq ifr;
  u_char *mac;

  memcpy(ifr.ifr_name, device, sizeof(ifr.ifr_name)-1);
  if(ioctl(soc, SIOCGIFHWADDR, &ifr)<0){
    perror("[-]Falied ioctl(SIOCGIFHWADDR)");
    return NULL;
  }

  mac = (u_char *)ifr.ifr_hwaddr.sa_data;
  printf("[+]Success got MAC: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n", *mac, *(mac+1), *(mac+2), *(mac+3), *(mac+4), *(mac+5));

  return mac;
}

u_char *get_mac(int soc, char *device)

{

struct ifreq ifr;

u_char *mac;

memcpy(ifr.ifr_name, device, sizeof(ifr.ifr_name)-1);

if(ioctl(soc, SIOCGIFHWADDR, &ifr)<0){

perror("[-]Falied ioctl(SIOCGIFHWADDR)");

return NULL;

}

mac = (u_char *)ifr.ifr_hwaddr.sa_data;

printf("[+]Success got MAC: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n", *mac, *(mac+1), *(mac+2), *(mac+3), *(mac+4), *(mac+5));

return mac;

}

指定したインターフェースの

MACアドレスを取得する関数です。

int send_udp_from_raw(int soc, char *device, const uint8_t *data, size_t size)
{
  uint8_t buf[sizeof(struct udp_packet)];
  uint8_t *p;
  struct udp_packet udp;
  struct pseudo_udp pse_udp;
  size_t total;

  memset(&pse_udp, 0, sizeof(pse_udp));
  inet_pton(AF_INET, SRC_IP, &pse_udp.ip.saddr);
  inet_pton(AF_INET, DST_IP, &pse_udp.ip.daddr);
  pse_udp.ip.reserved = 0;
  pse_udp.ip.protocol = 17;
  pse_udp.ip.len = htons(sizeof(struct udphdr)+size);
  pse_udp.udp.source = htons(SRC_PORT);
  pse_udp.udp.dest = htons(DST_PORT);
  pse_udp.udp.len = htons(sizeof(struct udphdr)+size);
  pse_udp.udp.check = 0;
  memset(pse_udp.data, 0, sizeof(pse_udp.data));
  memcpy(pse_udp.data, data, size);

  pse_udp.udp.check = checksum((u_char *)&pse_udp, sizeof(struct pseudo_header)+sizeof(struct pseudo_udp)+size);

  memset(&udp, 0, sizeof(udp));
  memcpy(&udp.udp, &pse_udp.udp, sizeof(struct udphdr));
  memcpy(udp.data, pse_udp.data, sizeof(udp.data));

  udp.ip.version = 4;
  udp.ip.ihl = 20/4;
  udp.ip.tos = 0;
  udp.ip.tot_len = htons(sizeof(struct iphdr)+sizeof(struct udphdr)+size);
  udp.ip.id = 0;
  udp.ip.frag_off = 0;
  udp.ip.ttl = 64;
  udp.ip.protocol = IPPROTO_UDP;
  udp.ip.check = 0;
  inet_pton(AF_INET, SRC_IP, &udp.ip.saddr);
  inet_pton(AF_INET, DST_IP, &udp.ip.daddr);

  udp.ip.check = checksum((uint8_t *)&udp.ip, sizeof(struct iphdr));

  memcpy(udp.eh.ether_dhost, BROADCAST_MAC, 6);
  memcpy(udp.eh.ether_shost, get_mac(soc, device), 6);
  udp.eh.ether_type = htons(ETHERTYPE_IP);

  memset(buf, 0, sizeof(buf));
  p = buf;

  memcpy(p, &udp.eh,sizeof(struct ether_header));
  p += sizeof(struct ether_header);
  memcpy(p, &udp.ip, sizeof(struct iphdr));
  p += sizeof(struct iphdr);
  memcpy(p, &udp.udp, sizeof(struct udphdr));
  p += sizeof(struct udphdr);
  memcpy(p, udp.data, size);
  p += size;
  total = p-buf;

  if(send(soc, buf, total, 0)==-1){
    perror("[-]Failed to send");
    return FALSE;
  }

  return size;
}

int send_udp_from_raw(int soc, char *device, const uint8_t *data, size_t size)

{

uint8_t buf[sizeof(struct udp_packet)];

uint8_t *p;

struct udp_packet udp;

struct pseudo_udp pse_udp;

size_t total;

memset(&pse_udp, 0, sizeof(pse_udp));

inet_pton(AF_INET, SRC_IP, &pse_udp.ip.saddr);

inet_pton(AF_INET, DST_IP, &pse_udp.ip.daddr);

pse_udp.ip.reserved = 0;

pse_udp.ip.protocol = 17;

pse_udp.ip.len = htons(sizeof(struct udphdr)+size);

pse_udp.udp.source = htons(SRC_PORT);

pse_udp.udp.dest = htons(DST_PORT);

pse_udp.udp.len = htons(sizeof(struct udphdr)+size);

pse_udp.udp.check = 0;

memset(pse_udp.data, 0, sizeof(pse_udp.data));

memcpy(pse_udp.data, data, size);

pse_udp.udp.check = checksum((u_char *)&pse_udp, sizeof(struct pseudo_header)+sizeof(struct pseudo_udp)+size);

memset(&udp, 0, sizeof(udp));

memcpy(&udp.udp, &pse_udp.udp, sizeof(struct udphdr));

memcpy(udp.data, pse_udp.data, sizeof(udp.data));

udp.ip.version = 4;

udp.ip.ihl = 20/4;

udp.ip.tos = 0;

udp.ip.tot_len = htons(sizeof(struct iphdr)+sizeof(struct udphdr)+size);

udp.ip.id = 0;

udp.ip.frag_off = 0;

udp.ip.ttl = 64;

udp.ip.protocol = IPPROTO_UDP;

udp.ip.check = 0;

inet_pton(AF_INET, SRC_IP, &udp.ip.saddr);

inet_pton(AF_INET, DST_IP, &udp.ip.daddr);

udp.ip.check = checksum((uint8_t *)&udp.ip, sizeof(struct iphdr));

memcpy(udp.eh.ether_dhost, BROADCAST_MAC, 6);

memcpy(udp.eh.ether_shost, get_mac(soc, device), 6);

udp.eh.ether_type = htons(ETHERTYPE_IP);

memset(buf, 0, sizeof(buf));

p = buf;

memcpy(p, &udp.eh,sizeof(struct ether_header));

p += sizeof(struct ether_header);

memcpy(p, &udp.ip, sizeof(struct iphdr));

p += sizeof(struct iphdr);

memcpy(p, &udp.udp, sizeof(struct udphdr));

p += sizeof(struct udphdr);

memcpy(p, udp.data, size);

p += size;

total = p-buf;

if(send(soc, buf, total, 0)==-1){

perror("[-]Failed to send");

return FALSE;

}

return size;

}

フレームを組み立てて、

送信まで行う関数です。

int main(int argc, char *argv[])
{
  int soc;
  int size;
  u_char data[] = "Hello World!";
  
  if(argc <= 1){
    fprintf(stderr, "[-]Usage: [interface name]\n");
    return (EX_USAGE);
  }

  if((soc=open_socket(argv[1]))==FALSE){
    fprintf(stderr, "[-]raw socket(%s):error\n", argv[1]);
    return (EX_UNAVAILABLE);
  }else{
    printf("[+]Success creation raw socket: %d\n", soc);
  }
  
  if(send_udp_from_raw(soc, argv[1], data, sizeof(data))!=TRUE){
    printf("[+]Success sent UDP packet from raw socket\n%s\n", data);
  }

  close (soc);
  return (EX_OK);    
}

int main(int argc, char *argv[])

{

int soc;

int size;

u_char data[] = "Hello World!";

if(argc <= 1){

fprintf(stderr, "[-]Usage: [interface name]\n");

return (EX_USAGE);

}

if((soc=open_socket(argv[1]))==FALSE){

fprintf(stderr, "[-]raw socket(%s):error\n", argv[1]);

return (EX_UNAVAILABLE);

}else{

printf("[+]Success creation raw socket: %d\n", soc);

}

if(send_udp_from_raw(soc, argv[1], data, sizeof(data))!=TRUE){

printf("[+]Success sent UDP packet from raw socket\n%s\n", data);

}

close (soc);

return (EX_OK);

}

main関数です。プログラム実行時に、

インタフェースも一緒に指定します。

あとHello World!は、

ここで文字配列に入れています。

scanfなどで標準入力から読み込むのもありですね。

実行結果はこんな感じになります。

宛先が同一セグメント内への

ブロードキャストなので、

同一セグメントに所属している

他のPCでパケットキャプチャしてます。

しっかり送信されていました！

最後まで読んでいただきありがとうございました。

通りすがりの人より:

2020年8月28日 10:11 PM

初めまして。
checksumを計算する関数において、2点確認したいことがございます。

■確認事項
・for(c=len; c>len; c-=2)とありますが、この場合、終了条件が常にfalseとなるため、ループ処理が行われないと考えられます。コード自体は正しいのでしょうか。
・if(c==-1)とありますが、cはuint32_t型です。これは、0xFFFFFFFFと一致した場合に処理が行われるという認識でよろしいでしょうか。

以上です。よろしくお願いいたします。

返信
- Johnson より:
  
  2020年8月29日 3:59 AM
  
  コメント&ご指摘ありがとうございます^^
  
  ・確かにミスしてますね。"="が抜けてました...for(c=len; c>=len; c-=2)に修正しました。
  ・if(c==-1)は c=0xffffffffとの認識で大丈夫です！
  
  返信