通过原始套接字进行 TCP 握手，为什么 recvfrom 挂起？答案

【问题标题】：TCP handshake via raw sockets, why recvfrom hangs?通过原始套接字进行 TCP 握手，为什么 recvfrom 挂起？
【发布时间】：2017-09-08 20:46:00
【问题描述】：

我正在尝试实现握手功能。我正在发送 SYN 数据包，服务器通过 ACK 数据包响应。为了获得服务器响应，我使用了挂起的 recvfrom 函数。这是我的代码。

import socket, sys
from struct import *
import codecs

def checksum(msg):
    s = 0 
    for i in range(0, len(msg), 2):
        w = ord(msg[i]) + (ord(msg[i+1]) << 8 )
        s = s + w
    s = (s>>16) + (s & 0xffff);
    s = s + (s >> 16);  
    s = ~s & 0xffff
    return s

try:
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket.IPPROTO_RAW)
    s.bind(("", "63798"))
except socket.error , msg:
    print 'Socket could not be created. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
    sys.exit()

packet = ''; 
source_ip = '172.16.87.84'
dest_ip = '172.16.10.1'

# ip header fields
ip_ihl = 5
ip_ver = 4
ip_tos = 0
ip_tot_len = 0
ip_id = 54321
ip_frag_off = 0
ip_ttl = 255
ip_proto = socket.IPPROTO_TCP
ip_check = 0
ip_saddr = socket.inet_aton ( source_ip )
ip_daddr = socket.inet_aton ( dest_ip ) 
ip_ihl_ver = (ip_ver << 4) + ip_ihl

ip_header = pack('!BBHHHBBH4s4s' , ip_ihl_ver, ip_tos, ip_tot_len, ip_id, ip_frag_off, ip_ttl, ip_proto, ip_check, ip_saddr, ip_daddr)

# tcp header fields
tcp_source = 63798   # source port
tcp_dest = 8888   # destination port
tcp_seq = 104
tcp_ack_seq = 0
tcp_doff = 5    #4 bit size of tcp header, 5 * 4 = 20 bytes
#tcp flags
tcp_fin = 0
tcp_syn = 1
tcp_rst = 0
tcp_psh = 0
tcp_ack = 0
tcp_urg = 0
tcp_window = socket.htons (5840)
tcp_check = 0
tcp_urg_ptr = 0

tcp_offset_res = (tcp_doff << 4) + 0
tcp_flags = tcp_fin + (tcp_syn << 1) + (tcp_rst << 2) + (tcp_psh <<3) + (tcp_ack << 4) + (tcp_urg << 5)

tcp_header = pack('!HHLLBBHHH' , tcp_source, tcp_dest, tcp_seq, tcp_ack_seq, tcp_offset_res, tcp_flags,  tcp_window, tcp_check, tcp_urg_ptr) 

source_address = socket.inet_aton( source_ip )
dest_address = socket.inet_aton(dest_ip)
placeholder = 0
protocol = socket.IPPROTO_TCP
tcp_length = len(tcp_header)

psh = pack('!4s4sBBH' , source_address , dest_address , placeholder , protocol , tcp_length);
psh = psh + tcp_header;

tcp_check = checksum(psh)

tcp_header = pack('!HHLLBBH' , tcp_source, tcp_dest, tcp_seq, tcp_ack_seq, tcp_offset_res, tcp_flags,  tcp_window) + pack('H' , tcp_check) + pack('!H' , tcp_urg_ptr)

packet = ip_header + tcp_header
s.sendto(packet, (dest_ip , 8888 ))
s.recvfrom(1024) # Here is recevfrom hangs

程序在 recvfrom() 上挂起。怎么办，这个问题的原因是什么？实际上服务器发送ACK数据包。在wireshark中可以看到这是 Wireshark 日志

【问题讨论】：

标签： python tcp handshake raw-sockets recvfrom

【解决方案1】：

问题出在这里：s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket.IPPROTO_RAW)，raw(7) man page 说：

IPPROTO_RAW 协议意味着启用 IP_HDRINCL 并且能够发送在传递的标头中指定的任何 IP 协议。
使用 raw 无法通过 IPPROTO_RAW 接收所有 IP 协议插座。当接收到一个数据包时，它会被传递到任何具有在传递给其他协议处理程序之前已绑定到其协议（例如，内核协议模块）。
IPPROTO_RAW 套接字仅用于发送。

改用s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket.IPPROTO_TCP) 并启用IP_HDRINCL 套接字选项以使用您自己的IP 标头： s.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_HDRINCL, 1)

【讨论】：