动手学习TCP系列之环境搭建-搭建tcp服务器

环境搭建和配置

在开始进行实验之前，首先看看实验环境的搭建：

Wireshark：用来抓取网络上的包，可以清楚的看到TCP/IP协议层，以及每层的详细信息，通过此处下载

一台虚拟机：如果客户端和服务端都在本机，那么数据通信是不经过网卡的，所以Wireshark就抓不到任何数据包。方便的办法就是本机安装一个虚拟机，通过本机和虚拟机通信进行实验。我使用的是VirtualBox+winXP.

Pcap.Net：是一个WinPcap的.NET wrapper，基于这个库，我们就可以很方便的通过C#代码来实现下面功能(通过此处下载)：

获取网络设备

接收、解析数据包

创建、发送数据包

在建立好实验环境之后，还需要进行一些简单的配置，保证宿主机和虚拟机之间的网络是畅通的。

将虚拟机网络设置为"Host-only Adapter"模式。

虚拟机网络设置好之后，就可以配置本机和虚拟机IP地址了，然后保证宿主机可以ping通虚拟机。

环境验证

通过上面的步骤，简单的实验环境就建立完成了，下面就要来实现客户端和服务端了，试试实验环境是否能够正常工作。

服务端

首先，将虚拟机(192.168.56.102)作为服务端，运行下面一段代码创建一个简单的socket server，服务端绑定192.168.56.102：8081：

import sys
from socket import *
HOST = "192.168.56.102"
PORT = 8081
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)
server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
print "Socket created"
try:
server.bind(ADDR)
except error, msg:
print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
sys.exit()
server.listen(10)
print 'Socket now listening'
while True:
conn, addr = server.accept()
try:
data = conn.recv(100)
if data:
print data
except Exception, e:
print e
conn.close()

客户端

客户端的实现在本机(192.168.56.101)，使用一段基于Pcap.Net的代码向服务器发送一个[SYN]包(TCP连接建立需要进行三次握手，[SYN]包就是***个握手包)，来请求建立TCP连接。

在客户端代码中，通过Pcap.Net实现了两个工具函数，一个用来获取本机网卡设备列表，一个用在构造不同类型的TPC包。

获取本机网卡设备列表代码：

public static PacketDevice GetNICDevice()
{
// Retrieve the device list from the local machine
IList  allDevices = LivePacketDevice.AllLocalMachine;
if (allDevices.Count == 0)
{
Console.WriteLine("No interfaces found! Make sure WinPcap is installed.");
return null;
}
// Print the device list
for (int i = 0; i != allDevices.Count; ++i)
{
LivePacketDevice device = allDevices[i];
Console.Write((i + 1) + ". " + device.Name);
if (device.Description != null)
Console.WriteLine(" (" + device.Description + ")");
else
Console.WriteLine(" (No description available)");
}
int deviceIndex = 0;
do
{
Console.WriteLine("Enter the interface number (1-" + allDevices.Count + "):");
string deviceIndexString = Console.ReadLine();
if (!int.TryParse(deviceIndexString, out deviceIndex) ||
deviceIndex < 1 || deviceIndex > allDevices.Count)
{
deviceIndex = 0;
}
} while (deviceIndex == 0);
return allDevices[deviceIndex - 1];
}

#p#

另一段重要的代码就是构造TCP包的代码，根据OSI七层模型，下面代码中分别创建了链路层、网络层和传输层的部分，然后生成一个数据包：

public static Packet BuildTcpPacket(EndPointInfo endPointInfo, TcpControlBits tcpControlBits, List tcpOptionList = null)
{
EthernetLayer ethernetLayer =
new EthernetLayer
{
Source = new MacAddress(endPointInfo.SourceMac),
Destination = new MacAddress(endPointInfo.DestinationMac),
EtherType = EthernetType.None, // Will be filled automatically.
};
IpV4Layer ipV4Layer =
new IpV4Layer
{
Source = new IpV4Address(endPointInfo.SourceIp),
CurrentDestination = new IpV4Address(endPointInfo.DestinationIp),
Fragmentation = IpV4Fragmentation.None,
HeaderChecksum = null, // Will be filled automatically.
Identification = 123,
Options = IpV4Options.None,
Protocol = null, // Will be filled automatically.
Ttl = 10,
TypeOfService = 0,
};
TcpLayer tcpLayer =
new TcpLayer
{
SourcePort = endPointInfo.SourcePort,
DestinationPort = endPointInfo.DestinationPort,
Checksum = null, // Will be filled automatically.
SequenceNumber = seqNum,
AcknowledgmentNumber = ackNum,
ControlBits = tcpControlBits,
Window = windowSize,
UrgentPointer = 0,
Options = (tcpOptionList == null) ? TcpOptions.None : new TcpOptions(tcpOptionList),
};
PacketBuilder builder = new PacketBuilder(ethernetLayer, ipV4Layer, tcpLayer);
return builder.Build(DateTime.Now);
}

主程序中，首先配置了客户端和服务器的端口、IP/MAC地址信息，然后通过前面两个工具函数构造一个TCP连接建立请求包([SYN]包)，并通过"VirtualBox Host-Only Network"网卡发送给服务端。

static void Main(string[] args)
{
// Take the selected adapter
PacketDevice selectedDevice = Utils.GetNICDevice();
// Open the output device
using (PacketCommunicator communicator = selectedDevice.Open(System.Int32.MaxValue, // name of the device
PacketDeviceOpenAttributes.Promiscuous, // promiscuous mode
1)) // read timeout
{
EndPointInfo endPointInfo = new EndPointInfo();
endPointInfo.SourceMac = "08:00:27:00:C0:D5";
endPointInfo.DestinationMac = "08:00:27:70:A6:AE";
endPointInfo.SourceIp = "192.168.56.101";
endPointInfo.DestinationIp = "192.168.56.102";
endPointInfo.SourcePort = 3330;
endPointInfo.DestinationPort = 8081;
using (BerkeleyPacketFilter filter = communicator.CreateFilter("tcp port " + endPointInfo.DestinationPort))
{
// Set the filter
communicator.SetFilter(filter);
}
communicator.SendPacket(Utils.BuildTcpPacket(endPointInfo, TcpControlBits.Synchronize, null));
PacketHandler(communicator, endPointInfo);
}
Console.WriteLine("Press Enter to Quit!");
Console.ReadLine();
}
private static void PacketHandler(PacketCommunicator communicator, EndPointInfo endPointInfo)
{
Packet packet = null;
do
{
PacketCommunicatorReceiveResult result = communicator.ReceivePacket(out packet);
switch (result)
{
case PacketCommunicatorReceiveResult.Timeout:
// Timeout elapsed
continue;
case PacketCommunicatorReceiveResult.Ok:
Utils.PacketInfoPrinter(packet);
break;
default:
throw new InvalidOperationException("The result " + result + " should never be reached here");
}
} while (true);
}

#p#

运行代码

代码完成了，下面看看运行效果，为了直观的看到数据包的传输，这是就可以打开Wireshark了。

为了避免抓到不相关的数据包，可以设置Wireshark中的filter，然后开始抓取。