如何在python中构造ICMP数据包

Question

为了学习,我目前正在尝试创建一个简单的python porgram来向某个设备发送ICMP ping数据包.为了开始,我查看了python模块的源代码Pyping:https://github.com/Akhavi/pyping/blob/master/pyping/core.py

我试图了解发送和构建数据包时发生的所有情况,但是我已经设法卡在代码的一部分上,似乎无法弄清楚它的功能和用途究竟是什么.我一直在研究ICMP数据包,我知道它们包含类型代码校验和和数据 现在困扰我的代码是:

    self.own_id = os.getpid() & 0xFFFF

    header = struct.pack(
        "!BBHHH", ICMP_ECHO, 0, checksum, self.own_id, self.seq_number
    )

    padBytes = []
    startVal = 0x42
    for i in range(startVal, startVal + (self.packet_size)):
        padBytes += [(i & 0xff)]  # Keep chars in the 0-255 range
    data = bytes(padBytes)

我的问题是:

1. 将self.own_id和self.seq_number添加到标头有什么用？
2. 在for循环中计算的是什么,为什么它具有特定的起始值0x42？

我是网络新手,任何帮助都会非常感激.

Answer 1

ICMP Echo Request数据包的描述

该ICMP回应请求PDU是这样的:

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |     Type(8)   |     Code(0)   |          Checksum             |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           Identifier          |        Sequence Number        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                             Payload                           |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

这里是上面wiki链接中各个字段的描述:

客户端可以使用标识符和序列号来将回复与导致回复的请求进行匹配.

实际上,大多数Linux系统都为每个ping进程使用唯一标识符,并且序列号在该进程中是一个递增的数字.Windows使用固定标识符,该标识符在Windows版本之间变化,并且序列号仅在引导时重置.

pyping代码说明

标头生成

查看send_one_ping代码所在的完整函数体.我将用一些信息对其进行注释:

def send_one_ping(self, current_socket):
    """
    Send one ICMP ECHO_REQUEST
    """
    # Header is type (8), code (8), checksum (16), id (16), sequence (16)

    # Annotation: the Type is 8 bits, the code is 8 bits, the
    # header checksum is 16 bits

    # Additional Header Information is 32-bits (identifier and sequence number)

    # After that is Payload, which is of arbitrary length.

所以这一行

    header = struct.pack(
        "!BBHHH", ICMP_ECHO, 0, checksum, self.own_id, self.seq_number
    )

此行使用struct布局创建数据包标头!BBHHH,这意味着:

• B - 无符号字符(8位)
• B - 无符号字符(8位)
• H - 无符号短路(16位)
• H - 无符号短路(16位)
• H - 无符号短路(16位)

所以标题看起来像这样:

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |     ICMP_ECHO  |     0        |          checksum             |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           self.own_id         |        self.seq_number        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

请注意:

• self.own_id设置发送此数据的应用程序的标识符.对于此代码,它只使用程序的程序标识符编号.
• self.seq_number设置序列号.这有助于您识别连续发送多个ICMP请求数据包.它可以帮助您执行计算ICMP数据包丢失等操作.

客户端可以使用组合的标识符和序列号字段来匹配回应请求的回应答复.

有效负载生成

现在让我们转到Payload部分.有效Ping负载具有任意长度,但此代码的类从默认值获取为55字节的总数据包有效负载大小.

所以下面的部分只是创建了一堆任意字节来填充有效载荷部分.

padBytes = []
startVal = 0x42

# Annotation: 0x42 = 66 decimal
# This loop would go from [66, 66 + packet_size],
# which in default pyping means [66, 121)
for i in range(startVal, startVal + (self.packet_size)):
    padBytes += [(i & 0xff)]  # Keep chars in the 0-255 range
data = bytes(padBytes)

最后,byte(padBytes) 实际上看起来像这样:

>> bytes(padBytes)
b'BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwx'

为什么0x42被选中？

据我所知,0x42作为有效载荷标识符没有实际意义,所以这似乎相当随意.这里的有效载荷实际上毫无意义.正如您在"有效载荷生成"部分中所看到的,它只是生成一个并不真正意味着什么的连续序列.如果需要,他们可能刚刚决定用0x42字节填充整个数据包有效负载.