使用Python进行TCP数据包注入（伪造）

数据包注入是对已经建立的网络连接通过构建任意协议（TCP…UDP…）然后用原始套接字发送的方式进行妨碍的过程，这种方法被广泛使用在网络渗透测试中，比如DDOS，端口扫描等。

一个数据包由IP头部信息、TCP/UDP头部信息和数据构成：

Packet = IP Header + TCP/UDP Header + Data

大多数操作系统的socket API都支持包注入（尤其是基于Berkeley Sockets的），微软在windows xp之后为了避免包嗅探限制了原始套接字的能力。这篇文章只适用于UNIX/类UNIX系统。

TCP协议被广泛运用于互联网上的数据传输，它是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于IP的传输层协议。

TCP的首部格式：

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
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|          Source Port          |       Destination Port        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                        Sequence Number                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Acknowledgment Number                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
| Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
|       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|           Checksum            |         Urgent Pointer        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Options                    |    Padding    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                             data                              |
-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-

—Source Port是源端口，16位。

—Destination Port是目的端口，16位。

—Sequence Number是发送数据包中的第一个字节的序列号，32位。

—Acknowledgment Number是确认序列号，32位。

—Data Offset是数据偏移，4位，该字段的值是TCP首部（包括选项）长度乘以4。

—标志位： 6位，URG表示Urgent Pointer字段有意义：

ACK表示Acknowledgment Number字段有意义

PSH表示Push功能，RST表示复位TCP连接

SYN表示SYN报文（在建立TCP连接的时候使用）

FIN表示没有数据需要发送了（在关闭TCP连接的时候使用）

Window表示接收缓冲区的空闲空间，16位，用来告诉TCP连接对端自己能够接收的最大数据长度。

—Checksum是校验和，16位。

—Urgent Pointers是紧急指针，16位，只有URG标志位被设置时该字段才有意义，表示紧急数据相对序列号（Sequence Number字段的值）的偏移。

更多TCP协议的详细信息可以在网上轻易找到，在这里不再赘述。

为了建立一个可以自己构造数据的包，我们使用"SOCK_RAW"这种socket格式，使用"IPPROTO_RAW"协议，它会告诉系统我们将提供网络层和传输层。

s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_RAW,)

通过这个简单的类，我们可以进行IP头部信息构造

class ip(object):
    def __init__(self, source, destination):
        self.version = 4
        self.ihl = 5 # Internet Header Length
        self.tos = 0 # Type of Service
        self.tl = 0 # total length will be filled by kernel
        self.id = 54321
        self.flags = 0 # More fragments
        self.offset = 0
        self.ttl = 255
        self.protocol = socket.IPPROTO_TCP
        self.checksum = 0 # will be filled by kernel
        self.source = socket.inet_aton(source)
        self.destination = socket.inet_aton(destination)
    def pack(self):
        ver_ihl = (self.version << 4) + self.ihl
        flags_offset = (self.flags << 13) + self.offset
        ip_header = struct.pack("!BBHHHBBH4s4s",
                    ver_ihl,
                    self.tos,
                    self.tl,
                    self.id,
                    flags_offset,
                    self.ttl,
                    self.protocol,
                    self.checksum,
                    self.source,
                    self.destination)

"pack"方法会对IP头部元素进行打包并返回它

ipobj = ip("127.0.0.1", "127.0.0.2") # Creating an ip object instancei 
pobj.source = "localhost" # Changing IP element value

构造TCP头部信息

TCP类允许我们轻易地操作TCP头部元素并打包它们

class tcp(object):
    def __init__(self, srcp, dstp):
        self.srcp = srcp
        self.dstp = dstp
        self.seqn = 0
        self.ackn = 0
        self.offset = 5 # Data offset: 5x4 = 20 bytes
        self.reserved = 0
        self.urg = 0
        self.ack = 0
        self.psh = 1
        self.rst = 0
        self.syn = 0
        self.fin = 0
        self.window = socket.htons(5840)
        self.checksum = 0
        self.urgp = 0
        self.payload = ""
    def pack(self, source, destination):
        data_offset = (self.offset << 4) + 0
        flags = self.fin + (self.syn << 1) + (self.rst << 2) + (self.psh << 3) + (self.ack << 4) + (self.urg << 5)
        tcp_header = struct.pack(&＃039;!HHLLBBHHH&＃039;,
                     self.srcp,
                     self.dstp,
                     self.seqn,
                     self.ackn,
                     data_offset,
                     flags, 
                     self.window,
                     self.checksum,
                     self.urgp)
        #pseudo header fields
        source_ip = source
        destination_ip = destination
        reserved = 0
        protocol = socket.IPPROTO_TCP
        total_length = len(tcp_header) + len(self.payload)
        # Pseudo header
        psh = struct.pack("!4s4sBBH",
              source_ip,
              destination_ip,
              reserved,
              protocol,
              total_length)
        psh = psh + tcp_header + self.payload
        tcp_checksum = checksum(psh)
        tcp_header = struct.pack("!HHLLBBH",
                  self.srcp,
                  self.dstp,
                  self.seqn,
                  self.ackn,
                  data_offset,
                  flags,
                  self.window)
        tcp_header+= struct.pack(&＃039;H&＃039;, tcp_checksum) + struct.pack(&＃039;!H&＃039;, self.urgp)

我们知道，TCP协议是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于IP的传输层协议，提供一种面向连接的、可靠的字节流服务，面向连接意味着两个使用TCP的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据包之前必须先建立一个TCP连接。

伪造的头部信息有五个不同的区域且包含了source ip和destination ip

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
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                          Source IP address                    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                        Destination IP address                 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     Reserved  |   Protocol    |          Total Length         |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

•Source IP address (32 bits): 发送者的IP地址
•Destination IP address (32 bits): 接受者的IP地址
•Reserved (8 bits): 清零
•Protocol (8 bits): 传输协议(6为TCP, 17为UDP)

在TCP头部校验计算中，校验和字段必须清零。一旦值被计算出，在发送包之前必须插入字段中。

构造头部字段

source_ip = source
destination_ip = destination
reserved = 0
protocol = socket.IPPROTO_TCP

打包伪造的头部并且将它插入TCP头部和数据中：

# 伪造头部
psh = struct.pack("!4s4sBBH",
              source_ip,
              destination_ip,
              reserved,
              protocol,
              total_length)
psh = psh + tcp_header + self.payload

校验函数：

def checksum(data):
    s = 0
    n = len(data) % 2
    for i in range(0, len(data)-n, 2):
        s+= ord(data[i]) + (ord(data[i+1]) << 8)
    if n:
        s+= ord(data[i+1])
    while (s >> 16):
        print("s >> 16: ", s >> 16)
        s = (s & 0xFFFF) + (s >> 16)
    print("sum:", s)
    s = ~s & 0xffff

一个小列子： 

s = socket.socket(socket.AF_INET,
                  socket.SOCK_RAW,
                  socket.IPPROTO_RAW)
src_host = "10.0.2.15"
dest_host = socket.gethostbyname("www.reddit.com")
data = "TEST!!"
# IP Header
ipobj = ip(src_host, dest_host)
iph = ip_object.pack()
# TCP Header
tcpobj = tcp(1234, 80)
tcpobj.data_length = len(data)  # Used in pseudo header
tcph = tcpobj.pack(ipobj.source,
                   ipobj.destination)
# Injection
packet = iph + tcph + data

Pinject.py
Running the script:
python pinject.py --src=10.0.2.15 --dst=www.reddit.com
[+] Local Machine: 10.0.2.15
[+] Remote Machine: 198.41.209.142
[+] Raw scoket created
[+] Data to inject: TEST!!
[+] Constructing IP Header
[+] Constructing TCP Header

wireshark的截图：

项目地址：https://github.com/offensive-python/Pinject