python - 使用Python TAP设备嗅探ICMP数据包(例如ping回显请求)

我正在实现一个用于自学习的简单用户空间网络堆栈。我正在用Python编写它，并在Linux(Ubuntu 16.04.2 LTS)中运行它。我正在使用a Python TAP device接收第2层帧(例如以太网)。从那里，我提取 header 并根据 header 字段处理框架。

问题: TAP设备接收几种类型的帧，但不接收ICMP数据包(例如，ICMP回显请求)。我也希望它也接收ICMP回显请求。

详细信息:为了测试堆栈的行为，我在同一台机器上运行ping 10.0.0.4 。我的Ubuntu环境正在VM上运行，因此和也尝试从主机(在将适当的条目添加到路由表之后)从主机运行ping 10.0.0.4 。即使TAP设备看不到任何回显请求，我也总是收到ICMP回显答复:

PING 10.0.0.4 (10.0.0.4): 56 data bytes
64 bytes from 10.0.0.4: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.451 ms
64 bytes from 10.0.0.4: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.530 ms

这是数据包处理代码(此问题已简化):

from pytun import TunTapDevice, IFF_TAP, IFF_NO_PI

tap_dev = TunTapDevice(flags = (IFF_TAP | IFF_NO_PI))
tap_dev.persist(True)
tap_dev.addr = '10.0.0.4'
tap_dev.netmask = '255.255.255.0'
tap_dev.up()

while (1):
    frame = tap_dev.read(1500)
    # extract the Ethernet header from the raw frame
    # (assume this is working correctly)
    eth_frame_hdr = unpack_eth_hdr(frame)

    # check if it is an IPv4 packet
    if eth_frame_hdr.type == 0x0800:
        ipv4_hdr = unpack_ipv4_hdr(frame)

        # check if an icmp packet
        if ipv4_hdr.proto == 0x01:
            process_icmp(frame)

我的诊断:我认为这是Linux内核正在直接处理ICMP回显请求，或者(1)甚至没有将数据包“在线”放置，或者(2)没有通过ICMP数据包到用户空间。

(失败)解析尝试:我已经尝试了几种方法来在TAP设备上获取ICMP数据包，但这些都没有导致TAP设备接收到ICMP回显请求:

忽略ICMP回显处理:
echo 1 | sudo tee /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all

添加一个iptables规则以删除ICMP回显请求:
sudo iptables -I INPUT -p icmp --icmp-type echo-request -j DROP

添加一个iptables规则，该规则“跳转”到QUEUE目标(想法是将ICMP数据包传递到用户空间):
sudo iptables -I INPUT -p icmp --icmp-type echo-request -j QUEUE

使用原始套接字作为特例来处理ICMP数据包:
from socket import *icmp_listener_sock = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP)icmp_listener_sock.bind((tap_dev.name, IPPROTO_ICMP))(icmp_ipv4_dgram, snd_addr) = icmp_listener_sock.recvfrom(2048)process_icmp(icmp_ipv4_dgram)

您能否指出我让Python TAP设备接收ICMP回显请求的正确方法？

最佳答案

我回顾了解决方案尝试4，并通过在创建原始套接字并将套接字绑定(bind)到地址AF_PACKET时将AF_INET更改为(<ip-address>, 0)使其工作。

from socket import *
icmp_listener_sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP)
icmp_listener_sock.bind((tap_dev.ip_addr, 0))
(icmp_ipv4_dgram, snd_addr) = icmp_listener_sock.recvfrom(2048)
process_icmp(icmp_ipv4_dgram)

请注意，这是一种解决方法，它不能回答有关如何使用Python TAP设备获取ICMP数据包的问题。

编辑(和确定的答案):

我尝试了另一种方法，该方法未在原始帖子中列出。我没有使用python-pytun包，而是使用类似Python的open()和ioctl()系统调用直接打开了Linux的TUN/TAP设备。

它工作得很好，不需要原始套接字解决方法来处理ICMP数据包。

事后看来，这是我应该遵循的方法。

这是如何执行此操作的最小示例:

import os
import struct
from fcntl import ioctl

# ioctl constants
TUNSETIFF = 0x400454ca
TUNSETPERSIST = 0x400454cb
IFF_TUN = 0x0001
IFF_TAP = 0x0002
IFF_NO_PI = 0x1000
SIOCGIFHWADDR = 0x00008927

try:
    # tap device name
    tap_devname = 'tap0'

    # open tap device
    tap_fd = os.open('/dev/net/tun', os.O_RDWR)

    # set tap device flags via ioctl():
    #
    # IFF_TUN   : tun device (no Ethernet headers)
    # IFF_TAP   : tap device
    # IFF_NO_PI : do not provide packet information, otherwise we end
    #             up with unnecessary packet information prepended to
    #             the Ethernet frame
    ifr = struct.pack("16sH", ("%s" % (tap_devname)), IFF_TAP | IFF_NO_PI)
    ioctl(tap_fd, TUNSETIFF, ifr)

    # set device to persistent (if needed be, if not, comment the next line)
    ioctl(tap_fd, TUNSETPERSIST, 1)

    print("[INFO] tap device w/ name %s allocated" % (ifr[:16].strip("\x00")))

except Exception as e:
    print("[ERROR] cannot setup tap device (%s)" % (e.message))

注意:完成上述操作之后，应该做两件事以使TAP设备正常运行:

启动TAP设备。例如。在Linux中，可以使用ip命令完成此操作，如下所示(假设TAP设备名称为tap0):

$ ip link set dev tap0 up

可能您想将IP地址与TAP设备关联。您应该添加一个路由表条目，以便定向到该地址的数据包通过tap0接口(interface)转发(假定要关联的IP地址为10.0.0.4，并且网络掩码为255.255.255.0:

$ ip route add dev tap0 10.0.0.4/24
您也可以使用Python的subprocess包在Python中完成上述操作(请参见in my Github示例)。

关于python - 使用Python TAP设备嗅探ICMP数据包(例如ping回显请求)，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/44359329/