当我发送带有原始套接字的同步数据包时，为什么服务器不响应同步确认数据包？

Question

我正在试验原始套接字，我刚刚编写了一个小程序，它发送带有syn 标志集的 TCP 数据包。我可以在服务器端看到 Wireshark 附带的数据包，它们看起来不错，但服务器从不响应任何 syn-ack 数据包。

我已经比较了我的程序构造的syn 数据包（参见下面的代码）和hping3 发送的数据包（因为hping3 的数据包总是得到syn-ack）。我的 syn 数据包和 hping3 的 syn 数据包之间唯一不同的是 ip identification 数字、tcp source port（在 hping3 中随机）、tcp sequence number（在 hping3 中也是随机的）和 ip checksum 字段。所有这四个字段都基于一些随机数，这就是它们不同的原因。 所有其他字段都相同！但是我的程序没有得到任何同步确认，但 hping3 有！

我使用 Kali Linux 发送数据包（当然是 root）和 CentOS 发送服务器。

我是否错过了一些重要的东西，或者只是误解了什么？

删除的代码

编辑
这是客户端Wireshark捕获的整个数据包（下面分为4张图片）。注意hping3发送的数据包除了ip标识、源端口、序列号和校验和的值是完全相等的：

图片已移除

这是数据包的十六进制转储。

Hexdump 已移除

EDIT 2

好的，现在我已经根据RFC793 创建了伪标头。伪标头仅用于 tcp 校验和计算。现在 IP 标头似乎是正确的，但 Wireshark 抱怨该数据包不包含完整的 TCP 标头，而且它看起来确实已损坏，因为某些字段包含我没有设置的奇怪值。

首先，我为 tcp 标头和伪标头分配了一个缓冲区（称为tcp_header）。其次，我为 ip 标头创建一个缓冲区，其中包含 ip、tcp 和伪标头的空间。
首先我用它的数据填充tcp_header，然后我将它复制到ip_header，然后用sendto函数发送它。

当我将tcp_packet 的内容复制到ip_packet 时出现问题还是我做错了什么？

#include <cstdlib>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <net/if.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/ip.h>
#define __FAVOR_BSD 1
#include <netinet/tcp.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include <net/ethernet.h>
#include <time.h>

#define PCKT_LEN 1024

struct pseudohdr
{
    __u32 saddr;
    __u32 daddr;
    __u8  zero;
    __u8  protocol;
    __u16 lenght;
};

#define PSEUDOHDR_SIZE sizeof(struct pseudohdr)

unsigned short csum(unsigned short *buf, int len) {
    unsigned long sum;
    for(sum=0; len>0; len-=2)
        sum += *buf++;
    sum = (sum >> 16) + (sum &0xffff);
    sum += (sum >> 16);
    return (unsigned short)(~sum);
}


int main(int argc, char** argv) {

    srand(time(NULL));

    char *ip_packet = new char[sizeof(struct iphdr) + 
                               sizeof(struct tcphdr)]();

    char *tcp_packet = new char[sizeof(struct pseudohdr) + 
                                sizeof(struct tcphdr)]();

    struct pseudohdr *pseudoheader = (struct pseudohdr*) tcp_packet;
    class tcphdr *tcp = (struct tcphdr *) (tcp_packet + sizeof(struct pseudohdr));
    class iphdr *ip = (struct iphdr *) ip_packet;


    class sockaddr_in sin, din;

    int sd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
    if(sd < 0) {
       perror("socket() error");
       exit(-1);
    } else {
        printf("socket()-SOCK_RAW and tcp protocol is OK.\n");
    }

    // Randomize src port
    int srcport = rand()%100+25000;

    sin.sin_family = AF_INET;           // Address family
    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.2.80");
    sin.sin_port = htons(srcport); // Source port

    din.sin_family = AF_INET;
    din.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.2.6");
    din.sin_port = htons(80); // Destination port

    /* tcp pseudo header */
    memcpy(&pseudoheader->saddr, &sin.sin_addr.s_addr, 4);
    memcpy(&pseudoheader->daddr, &din.sin_addr.s_addr, 4);
    pseudoheader->protocol      = 6; /* tcp */
    pseudoheader->lenght        = htons(sizeof(struct pseudohdr) + sizeof(struct tcphdr));


    ip->ihl = 5;
    ip->version = 4;
    ip->tos = 0;
    ip->tot_len = sizeof(class iphdr) + sizeof(class tcphdr);
    ip->id = htons((getpid() & 255) + rand()%100+30000);
    ip->frag_off = 0;
    ip->ttl = 32;
    ip->protocol = 6; // TCP
    ip->check = 0; // Done by kernel
    memcpy(&ip->saddr, (char*)&sin.sin_addr, sizeof(ip->saddr));
    memcpy(&ip->daddr, (char*)&din.sin_addr, sizeof(ip->daddr));


    // The TCP structure
    tcp->th_sport = htons(srcport);
    tcp->th_dport = htons(80);      // Destination port
    tcp->th_seq = htonl(rand()%100+1000);
    tcp->th_ack = htonl(rand()%30);
    tcp->th_off = 5;
    tcp->th_flags = TH_SYN;
    tcp->th_win = htons(1024);
    tcp->th_urp = 0;

    // Now calculate tcp checksum
    tcp->th_sum = csum((unsigned short *) tcp_packet, sizeof(struct pseudohdr) + sizeof(struct tcphdr));

    // Copy tcp_packet to ip_packet
    memcpy(ip_packet + sizeof(struct iphdr), tcp_packet+sizeof(struct pseudohdr), sizeof(struct tcphdr));

    // Bind socket to interface
    int one = 1;
    const int *val = &one;
    const char opt[] = "eth0";

    if(setsockopt(sd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&one, sizeof(one)) < 0) {
        perror("setsockopt() error");
        exit(-1);
    }
    else
        printf("setsockopt() is OK\n");

    if(sendto(sd, ip_packet, ip->tot_len, 0, (sockaddr*)&din, sizeof(din)) < 0) {
       perror("sendto() error");
       exit(-1);
    }
    else
        printf("Send OK!");

    close(sd);
    return 0;
}

数据包的tcp内容：

图片已移除

编辑 3

现在我发现了一些有趣的东西。研究这张图片上的校验和：

校验和是网络顺序的，因此应该以相反的顺序读取，如0x06c0（而不是上面所说的0xc006）。这等于1728 的十进制值。 Wireshark 说正确的校验和应该是0x12c0，它给出的十进制值是4800。
4800-1728=3072.这就是我的程序发送的所有数据包中 Wireshark 计算的 实际 校验和和 正确 校验和之间的差异。

所以，如果我只是将该值添加到校验和结果中：

tcp->th_sum = csum((unsigned short *) tcp_packet, sizeof(struct pseudohdr) + sizeof(struct tcphdr)) + 3072;

...然后所有数据包都得到正确的校验和并收到相应的SYN-ACK。

为什么是幻数 3072？？？

Answer 1

我对您使用的校验和算法不满意。史蒂文斯建议的那个：

uint16_t
in_cksum(uint16_t *addr, int len)
{
        int                     nleft = len;
        uint32_t                sum = 0;
        uint16_t                *w = addr;
        uint16_t                answer = 0;

        /*
         * Our algorithm is simple, using a 32 bit accumulator (sum), we add
         * sequential 16 bit words to it, and at the end, fold back all the
         * carry bits from the top 16 bits into the lower 16 bits.
         */
        while (nleft > 1)  {
                sum += *w++;
                nleft -= 2;
        }

                /* 4mop up an odd byte, if necessary */
        if (nleft == 1) {
                *(unsigned char *)(&answer) = *(unsigned char *)w ;
                sum += answer;
        }

                /* 4add back carry outs from top 16 bits to low 16 bits */
        sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);     /* add hi 16 to low 16 */
        sum += (sum >> 16);                     /* add carry */
        answer = ~sum;                          /* truncate to 16 bits */
        return(answer);
}