DSAS開発者の部屋

もくじ

• 仮想ホストの IP アドレス？
• 考えかた
• イーサネットヘッダ
• IP ヘッダ
• ICMP ヘッダ＋データ
• まずは軽く・・
• あれれ？
• ARP メッセージ
• ARP レスポンスに挑戦
• ARP レスポンス成功！！
• ICMP エコーレスポンスの実装
• ICMP エコーレスポンス成功！！
• （チェックサムの計算方法について）

■ 仮想ホストの IP アドレス？

■ 考えかた

（クリックで拡大）

■ イーサネットヘッダ

■ IP ヘッダ

（要旨）
            Version:  4 bits -- IP ヘッダのバージョン番号
                IHL:  4 bits -- IP ヘッダ長を示す 32 ビット単位の値
    Type of Service:  8 bits -- サービスの品質を示すビットフィールド
       Total Length: 16 bits -- IP ヘッダ＋データの長さを示すオクテット(8 bits)値
     Identification: 16 bits -- パケットが分割されている場合にその復元を支援するためのID
              Flags:  3 bits -- パケット分割に関する情報を保持するビットフィールド
    Fragment Offset: 13 bits -- この分割パケット内のデータの、元のデータ上のオフセット値
       Time to Live:  8 bits -- このパケットがネットワーク上に存在してよい最大秒数
           Protocol:  8 bits -- IP ヘッダの後に続く上位層のプロトコルの識別値
    Header Checksum: 16 bits -- IP ヘッダ範囲（のみ）のデータのチェックサム
     Source Address: 32 bits -- 送信元 IP アドレス
Destination Address: 32 bits -- あて先 IP アドレス

■ ICMP ヘッダ＋データ

（要旨）
           Type:  8 bits -- [8] エコーメッセージ / [0] 応答メッセージ
           Code:  8 bits -- [0]
       Checksum: 16 bits -- Type 位置から終端までの範囲のチェックサム
     Identifier: 16 bits -- エコー・応答メッセージのひも付けのために使用される
Sequence Number: 16 bits -- エコー・応答メッセージのひも付けのために使用される
           Data: (可変長)-- エコーメッセージで渡されたデータは応答メッセージに
                            含めなければならない

■ まずは軽く・・

void HandlePacket(UCHAR *buf, DWORD len)
{
  EthHdr *pEth = (EthHdr*)buf;
  // イーサネットヘッダ上の後続プロトコル種別判定
  if (pEth->h_proto == htons(0x0800)) { // IP
      IpHdr *pIp = (IpHdr*)((UCHAR*)pEth  + sizeof(EthHdr));
      // IP ヘッダ上の後続プロトコル種別判定
      if (pIp->protocol == 0x01) { // ICMP
        printf("ICMP!!\n");
      }
  }
}

■ あれれ？

C:\temp>ping 192.168.0.2

Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.

Ping statistics for 192.168.0.2:
    Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),

（クリックで拡大）

■ ARP メッセージ

（クリックで拡大）

（要旨）
 ar$hrd: 16 bits -- ハードウェアアドレス空間（Ethernet, Packet Radio Net など）
 ar$pro: 16 bits -- プロトコルアドレス空間
 ar$hln:  8 bits -- ハードウェアアドレスのバイト長
 ar$pln:  8 bits -- プロトコルアドレスのバイト長
  ar$op: 16 bits -- オペレーションコード（REQUEST, REPLY）
 ar$sha: n bytes -- 送信者のハードウェアアドレス, n = ar$hln
 ar$spa: m bytes -- 送信者のプロトコルアドレス, m = ar$pln
 ar$tha: n bytes -- 対象者のハードウェアアドレス
 ar$tpa: m bytes -- 対象者のプロトコルアドレス

■ ARP レスポンスに挑戦

// グローバル変数
// 仮想ホストの IP アドレスと MAC アドレス
#define MYIPSTR  "192.168.0.2"
static ULONG MyIpAddress;
static UCHAR MyMacAddress[ETH_ALEN];

  // TAP の MAC アドレスを利用して
  // 仮想ホスト（自分）の仮想 MAC アドレスを用意
  if (!DeviceIoControl(hTap,TAP_IOCTL_GET_MAC, NULL, 0,
        MyMacAddress, ETH_ALEN, &dwLen, NULL)) {
    printf("TAP-Win32: TAP_IOCTL_GET_MAC err\n");
    CloseHandle(hTap);
    return -1;
  }
  MyMacAddress[5] += 0x01;

  // 仮想ホスト（自分）の IP アドレス
  MyIpAddress = inet_addr(MYIPSTR);

// 受信パケットの処理
int HandlePacket(HANDLE hTap, UCHAR *pRecvBuf, DWORD dwRecvLen)
{
  EthHdr *pEth = (EthHdr*)pRecvBuf;
  UCHAR SendBuf[BUFMAX];
  DWORD dwSendLen = 0;
  BOOL bRet;
  USHORT nEthProto = ntohs(pEth->h_proto);

  // Ethernet ヘッダのプロトコル情報を判定し必要なら返信パケットを生成
  switch (nEthProto) {
    case ETH_P_ARP: // ARP
      bRet = doArp(pRecvBuf, dwRecvLen, SendBuf, &dwSendLen);
      break;
    default:
      bRet = FALSE;
      break;
  }
  // 返信パケットが生成されていれば TAP へ出力
  if (bRet == TRUE && dwSendLen > sizeof(EthHdr)) {
    if (doWriteTap(hTap, SendBuf, dwSendLen) != 0) {
      printf("doResponse: Write error\n");
      return -1;
    }
  }
  return 0;
}

// ARP パケット処理
BOOL doArp(UCHAR *pRecvBuf, DWORD dwRecvLen, UCHAR *pSendBuf, DWORD *pdwSendLen)
{
  EthHdr *pEth  = (EthHdr*)pRecvBuf; // 受信済 Ethernet ヘッダ
  EthHdr *pEthx = (EthHdr*)pSendBuf; // 返信用 Ethernet ヘッダ
  ArpHdr *pArp  = (ArpHdr*)((UCHAR*)pEth  + sizeof(EthHdr)); // 受信済 Arp ヘッダ
  ArpHdr *pArpx = (ArpHdr*)((UCHAR*)pEthx + sizeof(EthHdr)); // 返信用 Arp ヘッダ

  // 自分の MAC アドレスへの問い合わせでなければ抜ける
  if (pArp->ar_tip != MyIpAddress) {
    return FALSE;
  }
  // 返信用 Ethernet ヘッダを編集
  doEther(pEth, pEthx);
  // 返信用 ARP ヘッダを編集
  memcpy(pArpx, pArp, sizeof(ArpHdr));
  pArpx->ar_op = htons(ARPOP_REPLY); // "Response"
  memcpy(pArpx->ar_tha, pArp->ar_sha, ETH_ALEN);
  pArpx->ar_tip = pArp->ar_sip;
  memcpy(pArpx->ar_sha, MyMacAddress, ETH_ALEN);
  pArpx->ar_sip = MyIpAddress;
  *pdwSendLen = dwRecvLen;

  return TRUE;
}

// パケットデータを TAP へ書き出す
int doWriteTap(HANDLE hTap, UCHAR *pSendBuf, DWORD len)
{
  #define ETHERDATALEN_MIN 46
  DWORD dwWriteLen;
  HANDLE hEvent;
  OVERLAPPED ovl;

  memset(&ovl, 0, sizeof(OVERLAPPED));
  ovl.hEvent = hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
  ovl.Offset = 0;
  ovl.OffsetHigh = 0;

  // イーサネットデータが最小サイズに満たなければパディング
  if (len - sizeof(EthHdr) < ETHERDATALEN_MIN) {
    int padlen = ETHERDATALEN_MIN - (len - sizeof(EthHdr));
    memset(pSendBuf+len, '\0', padlen);
    len += padlen;
  }

  if (!WriteFile(hTap, pSendBuf, len, &dwWriteLen, &ovl)) {
    DWORD err = GetLastError();
    if (err == ERROR_IO_PENDING) {
      WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); // 完了待ち
      GetOverlappedResult(hTap, &ovl, &dwWriteLen, FALSE);
    } else {
      printf("TAP-Win32: WriteFile err=0x%08X\n", err);
      return -1;
    }
  }
  printf("send %u bytes\n", dwWriteLen);
  return 0;
}

■ ARP レスポンス成功！！

（クリックで拡大）

C:\temp>arp -a

Interface: 192.168.0.1 --- 0x4
  Internet Address      Physical Address      Type
  192.168.0.2           00-ff-b0-dd-34-42     dynamic
	：

■ ICMP エコーレスポンスの実装

// IP パケット処理
BOOL doIp(UCHAR *pRecvBuf, DWORD dwRecvLen, UCHAR *pSendBuf, DWORD *pdwSendLen)
{
  EthHdr *pEth  = (EthHdr*)pRecvBuf; // 受信済 Ethernet ヘッダ
  EthHdr *pEthx = (EthHdr*)pSendBuf; // 返信用 Ethernet ヘッダ
  IpHdr  *pIp   = (IpHdr*)((UCHAR*)pEth  + sizeof(EthHdr)); // 受信済 IP ヘッダ
  IpHdr  *pIpx  = (IpHdr*)((UCHAR*)pEthx + sizeof(EthHdr)); // 返信用 IP ヘッダ
  IcmpHdr *pIcmp, *pIcmpx;
  int IpHeaderLen = pIp->ihl*4;
 
  // 自分宛てのパケットでなければ抜ける
  if (pIp->daddr != MyIpAddress) {
    return FALSE;
  }
  doEther(pEth, pEthx);  // 返信用 Ethernet ヘッダを編集
  doIpHeader(pIp, pIpx); // 返信用 IP ヘッダを編集
 
  // IP ヘッダ上のプロトコル情報が ICMP の場合のみ対応
  if (pIp->protocol == IPPROTO_ICMP) {
 
    // ICMP ブロックのサイズを計算
    int IcmpPacketLen = dwRecvLen - sizeof(EthHdr) - IpHeaderLen;
 
    // IP パケットのフラグメント情報 -> RFC 791: P.12
    USHORT f = pIp->frag_off & htons(0xBFFF); // 評価のために DF ビットをマスク
    BOOL MF = (pIp->frag_off & htons(0x2000)) ? TRUE : FALSE;
    USHORT Oft = pIp->frag_off & htons(0x1FFF);
 
    pIcmp  = (IcmpHdr*)((UCHAR*)pIp  + IpHeaderLen); // 受信済 ICMP ブロック位置
    pIcmpx = (IcmpHdr*)((UCHAR*)pIpx + IpHeaderLen); // 返信用 ICMP ブロック位置
    memcpy(pIcmpx, pIcmp, IcmpPacketLen);
 
    // フラグメントが発生していないか、または
    // フラグメントパケットの先頭であれば ICMP ヘッダが存在する
    if (f == 0 || (MF && Oft == 0)) {
 
        // ICMP エコー要求でなければ抜ける
        if (pIcmp->type != ICMP_ECHO) {
          return FALSE;
        }
        // ICMP パケットのタイプをエコー応答に
        pIcmpx->type = ICMP_ECHOREPLY;
        // ICMP チェックサムを再計算
        pIcmpx->checksum = RecalcCheckSum(pIcmpx->checksum,
              ICMP_ECHO, ICMP_ECHOREPLY);
    }
    *pdwSendLen = dwRecvLen;
    return TRUE;
  }
  return FALSE;
}

■ ICMP エコーレスポンス成功！！

C:\temp>ping 192.168.0.2

Pinging 192.168.0.2 with 32 bytes of data:

Reply from 192.168.0.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.0.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.0.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.0.2: bytes=32 time<1ms TTL=128

Ping statistics for 192.168.0.2:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

（クリックで拡大）

C:\temp>ping -l 2000 192.168.0.2

Pinging 192.168.0.2 with 2000 bytes of data:

Reply from 192.168.0.2: bytes=2000 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.0.2: bytes=2000 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.0.2: bytes=2000 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.0.2: bytes=2000 time<1ms TTL=128

Ping statistics for 192.168.0.2:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

（クリックで拡大）