오늘은 어제 작성했던 패킷을 덤프하는 프로그램작성을 완성시켰다.

TCP의 데이터까지 출력할 수 있게 만들었다.



(패킷 덤프 프로그램 코드)




(실행결과.(왼쪽-패킷내용, 오른쪽-TCP 통신프로그램))



이 때 Data를 보내는데 TCP에서 많은 패킷이 왔다갔다 한 것을 볼 수 있었다.

TCP헤더의 flag 필드를 보면 패킷의 용도를 확인 할 수 있다.

* TCP는 통신하기 앞서 동기화과정이 먼저 들어간다.


(SYN 패킷)


위 캡쳐한 패킷을 보면 Flag가 SYN으로 나와있다.
캡쳐한 패킷내용을 보면 IP주소 165가 client고  239가 server여서 server로 동기화 요청하였다.



(SYN-ACK 패킷)



그 다음으로 서버측에서 SYN-ACK 패킷을 보내오는 것을 확인할 수 있다.
ACK 패킷은 응답을 주는 것이다. 또 서버측도 내게 동기화를 맞춰야해서 SYN패킷을 보낸다.



(ACK 패킷)



마지막으로 클라이언트쪽에서 서버로 응답 ACK 패킷을 보내는 것을 확인할 수 있다.
여기서 데이터도 같이 보냈는데,
지금 상황에서는 데이터보내는 겸 같이 ACK 패킷을 전송한 것이다.
바로 이런식으로 보내는 것을 Piggyback이라고 한다.

바로 위에서 본 것이 3 Hand Shaking 과정을 본것이다.
3 Hand shaking은 데이터를 주고 받기 전에세션을 맺는 과정이다.

전에 확인했던 걸 생각해보면
TCP에는 상태라는 게 있었다. (Listen, Established...)
그래서 Listen 상태일 때 SYN패킷이 오면 응답을 해주고 쓰리핸드쉐이킹과정을 할 수 있다.
Listen 상태가 아니면 응답을 못해주게 된다. (이점이용하면 SYN Flooding 공격을 할 수 있다.)

3 Hand shaking이 진행됨에 따라 서버측의 상태변화
Listen -> Syn receive -> sysn sent -> established

* 세션을 끝낼때는 4 Hand 쉐이킹 과정이 있다.
  이건 나중에 확인해 보겠다.

* Syn 패킷에 들어있는 시퀀스 넘버를 ISN (Initial Sequence Number) 초기 시퀀스번호라고 한다.
-> 서버에게 나를 식별할 수 있는 번호를 보내준다. 서버와 클라이언트는 이 시퀀스 번호를 서로를 알아본다.
-> SYN 패킷의 목적은 이 ISN을 서버에 전달하는 목적이다.

3 Hand shaking 동작 내용.
1. 클라이언트는 SYN 패킷에 ISN을 넣어서 보낸다.
2. 서버도 SYN-ACK 패킷으로 응답을 한다. 이 때 서버의 ISN을 생성해서 클라이언트에 보내면서 응답을 한다.
(서버의 ACK 필드에는 클라이언트의 시퀀스넘버에 1을 더한 값이 들어간다.)
그래서 이 시퀀스 넘버가 틀어지지 않는 이상 이 연결은 유효하다.
3. 클라이언트는 ACK 패킷을 전송한다.


* 세션 하이재킹 -> 남이 로그인한 세션이 인증된 패킷 시퀀스 넘버를 예측해서 그 값을 데이터로 만들어서 보내면 서버에 로그인할수있다.

-> 시퀀스 넘버는 서로 주고받는 크기만큼 늘어난다.
* ACK -> 잘 받았다는 응답이다.
만약 이 패킷을 못받으면 잘 안간줄 간주하고 다시 보낸다.
이게 TCP가 가지고있는 에러정정(Error Control)이다.

이걸 응용하여 다음 ACK응답으로 올 번호를 예상하여 출력해보았다.



(추가한 코드)


(예상 다음 ACK 번호와 일치)



확인해보면 다음 받을 ACK 번호랑 예측한 값과 같음을 확인할 수 있다.

* IP에 관해 이야기를 시작하겠다.

Layer 3
 - IP - 경로 설정
       - 네트워크 상에서 호스트를 식별하는 식별자(IP주소)로도 사용한다.
       - 라우팅 프로토콜이 들어간다.
 -> ( 라우팅 프로토콜을 이용하여 취약점을 공략해 공격할 수 있다.)

 PDU : Packet (IP 패킷)
 - 라우팅 장비가 IP주소를 보고 어디로 보낼지 결정한다.

IP address
 -> IANA에서 IP주소 관리, 할당, 표준 제정등을 한다.
     - IPv4, IPv6

- 주소의 분류 (체계적으로 관리하기 위해서)
: IPv4의 주소 체계이다.
 - 4자리 자연수를 '.' 으로 구분해서 표기한다.
 - 1자리 수는 0~255까지 표현이 가능하다.
    전체 사용가능한 ip주소 범위 -> 0.0.0.0 ~ 255.255.255.255
   -> 실제 사용 불가능한 주소가 있다.
   ex)  0.0.0.0    ( 모든 ip를 의미한다. ) 
        255.255.255.255  (브로트캐스팅 주소)
: A class, B class, C class, D class, E class

IP 주소 클래스

A Class
 -> 앞에 한자리가 구역을 나타낸다. 이것을 network id라고 표현한다.
 -> 나머지 세자리는 host id이다.
 -> 네트워크 id : 첫번째 자리
 -> host id : 나머지 세 자리. (host를 구별하기위해 사용)
 -> 맨 앞 1비트가 0으로 공통이다.
ex) 1.xxx.xxx.xxx
    10.xxx.xxx.xxx
-> 2진수로 표현하면 0000 0000.hhhh hhhh.hhhh hhhh.hhhh hhhh
-> 맨 앞비트가 0이어야한다. 즉, 0000 0000 ~ 0111 1111 까지 표현 가능하다.
 -> 10진수로 따지면 1.h.h.h(10) ~ 126.h.h.h 까지 가능한 A클래스 주소 범위다. (0도 안된다.) (127도 가상ip주소이므로 사용못한다.)
 -> 또 10.h.h.h 도 사용하지 못한다. -> 사설 IP주소이다.
 -> 127로 시작하는건 loop back 주소로 자기자신을 표현하는 IP주소이다.
 ex) 1.0.0.0 ~ 1.255.255.255 ( 1.h.h.h 주소를 가지고 있다면, 이만큼 쓸수 있는 것이다.)
  -> 1.0.0.0 (x)
  -> 1.255.255.255  (x)  
  -> 이 두개는 사용하지 못한다. 이유는 1.0.0.0 은 1.h.h.h를 대표하는 IP주소이고
      1.255.255.255는 1.h.h.h 네트워크에 있는 전체에 보내는 브로드캐스트주소이다.
      실제 사용 가능한 주소는 1.0.0.1 ~ 1.255.255.254 이다.






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저번주까지 UDP 패킷분석, 그리고 IP 패킷을 분석하였다.

오늘은 TCP 패킷을 분석해보았다.

TCP는 UDP와 달리 조금 까다로운 부분이 많았다.

포함관계를 다시 정리하자면

IP 패킷안에 TCP 혹은 UDP가 들어가는 것이다.

저번주 까지 했던 패킷을 덤프받는 프로그램에서
이제 IP헤더를 분석할 수 있었고
그에 따라
소스 IP주소와 목적지 IP주소를 파악할 수 있었으므로

조금 더 정교한 필터링을 할 수 있게 되었다.



(조건 문에 IP주소로 필터링 하는 코드)


또, IP 헤더에서 Protocol 타입을 알아낼 수 있으므로
TCP, UDP, ICMP를 구분하기로 했다.



(Protocol 필드로 구분하는 모습)


위 코드를 보면 이제 TCP 헤더를 분석해볼 것이므로
처음에 list를 이용해 16진수로 표현해보았다.




(오른쪽화면은 저번주에 만들었던 TCP 메세지전송 프로그램.)


위 화면을 보면 TCP 데이터가 나오는 것을 확인 할 수 있다.

UDP와 다른점은 UDP는 메세지 하나 보내면 끝이었는데
TCP는 그 전에 많은 패킷들이 왔다 갔다 한다.
자세한 특징은 다음에 더 알아보겠다.
우선,
TCP 패킷의 헤더를 분석하는 것이 먼저다.

우리가 덤프받은 TCP 패킷의 헤더
['0xc3', '0x29', '0xea', '0x60', '0x2a', '0x4', '0x15',
'0x1a', '0x0', '0x0', '0x0', '0x0', '0x80', '0x2', '0x20', '0x0',
 '0xd9', '0x88', '0x0', '0x0', '0x2', '0x4', '0x5', '0xb4', '0x1', '0x3',
'0x3', '0x2', '0x1', '0x1', '0x4', '0x2']

내용은 이렇다.
1. 출발지 포트번호(2바이트) : '0xc3', '0x29' = 0xc329 = 49961
2. 도착지 포트번호(2바이트) : '0xea', '0x60' = 0xea60 = 60000
3.  Sequence Number(4바이트) : '0x2a', '0x4', '0x15', '0x1a'
- 운영체제에 의하여 랜덤하게 시작된다. Session을 표현하는 고유값이다.
4. Acknowledge Number(4바이트) : '0x0', '0x0', '0x0', '0x0'
*'0x80' -> 8과 0으로 본다.
5. TCP 헤더의 길이 (4비트) -> 8 (x4) = 32바이트
6.  예약된 영역 : 0 (사용하지 않는 필드이다.)
7. Flag : '0x2' = 2 (여기서는 SYN패킷, 동기화요청)
Flag 종류
1 : FIN
2: SYN
4: RST(reset)
8: PSH(push)
16: ACK(응답)
32: URG(urgent) 
(만약 동시에 설정된다면, 예를들어 SYN과 ACK가 같이 설정되면 두개의 합이된다.)
(ex. SYN-ACK 은 18번이 된다.)

8. window size (2바이트) : '0x20', '0x0'
9. TCP의 Checksum(2바이트) : '0xd9', '0x88'
10. Urgent Pointer(2바이트) : '0x0', '0x0'
---- 여기까지 딱 20바이트다.-----------------

그 이후로 옵션이 더 붙어서 패킷이 보내질 수도 있다.

자. 그러면 이제 이 내용을 바탕으로 헤더내용을
분석하여 출력해보겠다.


(TCP 패킷 분석코드)


(TCP 헤더 분석 내용)



여기서
Header 길이를 표현하려면 아까 한 바이트를 4비트로 나누어야한다.
이제 그 작업을 시작하겠다.

0x45를 4와 5로 분리하는 것이다.
먼저 0x45를 2진수로 변환한다. (bin()함수 사용)

그 후 슬라이스로 4개씩 자르고 int로 형변환 해준다.
아래와 같다.


(분리된 모습)



이걸 이용해
IP 헤더의 버젼과 헤더길이를 나누고
TCP의 길이를 구하겠다.

또 IP헤더에서 헤더길이를 정확하게 구할 수 있고 그러면
UDP,TCP 패킷이 어디서부터 시작하는지 또한 정확하게 표현할 수 있다.

(지금까지는 그냥 IP헤더가 20바이트라고 가정하고 했었다.)




(헤더 길이를 분리하는 코드)



(UDP의 시작 슬라이스와 TCP 헤더 길이, 또 flag를 표현해 수정해주었다.)



flag를 dictionary로 정의하여 키값을 대입하면 그에 대응하는 값이 출력된다.



(결과 화면)



지금 까지 TCP패킷을 분석해보았고

IP헤더도 더 정밀하게 분석하였다.

내일은 현재 진행중인 패킷 분석 프로그램을 조금 더 수정하고
본격적으로 패킷을 확인하고 변조해 보겠다.









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어제
UDP를 이용해 데이터를 주고받는 프로그램을 만들었고

그 데이터를 덤프시킬 프로그램도 만들었었다.

이제 그 데이터를 분석해보겠다.


(어제 했던 Hello 데이터를 전달하는 UDP 패킷내용)


Hello 앞에 나오는 헤더부분을 살펴보자.
b'E\x00\x00!\x11\xf6\x00\x00\x80\x11\x9f\xf1\xc0\xa8\x03\xa5\xc0\xa8\x03\xef\xce\x89\xea`\x00\r\x9a2
(이건 오늘 실행시켜서 복사한 패킷헤더이다.)

\ (역슬래쉬)
\x 로 표시는 16진수 표시이다.

왜 어떤건 문자로 나오고 16진수로 나올까?
-> 문자로 나올수 있는 것은 문자로 나온다.
16진수 중에 문자로 표시할수 있는건 문자로 표시한다. (이것도 16진수)
(아스키 코드에 따라)

앞에 b라고 붙어있다. -> 실제 네트워크 스트림에 사용하는 데이터가 파이썬에서 맞지 않는다.
       -> 그래서 C에서 API를 가져온다.
       -> C언어가 쓰는 바이트타입을 가져온것이다.
       -> 그래서 다시 파이썬에 맞게 바꾸는 함수가 있는데,
           그건 - pack()
                  - unpack()
             함수이다.

이 함수들은 struct 모듈 안에 들어있다.


(unpack의 사용 모습 (파이썬공식홈페이지 출처))


hhl 표시  -> 각각 2바이트 2바이트 4바이트로 묶어서 출력하라는 뜻이다.

우리는 앞에부터 20바이트는 뺄것이다. 이 패킷은 IP헤더이기 때문에
20바이트 뒤부터 분석을 해볼 것이다.


(slice로 앞 20바이트는 잘라내는 모습)



(IP헤더는 떨어지고 UDP 패킷내용만 남은 모습)



여기서 unpack을 사용하지않고
list를 사용해 전부 hex 표시로 바꾸겠다.

* map() 함수 - 두번째 인자를 첫번째인자(함수)에모두 입력한다.
hex 또한 함수이기 때문에 지금 쓰는것은 두번째 인자를 모두 16진수의 수로 바꿔주는 것이다.

(hex 표시로 바꿔주는 코드)



(16진수로 표시되는 모습)



전부 16진수로 나오는 모습이다.

뒤에 다섯자리 '0x48', '0x65', '0x6c', '0x6c', '0x6f' 를 아스키코드에 대입하면
Hello 라고 우리가 보내는 데이터임을 알 수 있다.

그리고 데이터 앞자리 우리가 구한 UDP헤더의 내용이다.
['0xcc', '0xe8', '0xea', '0x60', '0x0', '0xd', '0x9b', '0xd3']

헤더에는 총 4개의 내용이 들어있다. (첫번째 부터)

1. Sorce Port Number (출발지의 포트번호) 
     ->2바이트 (출발지 포트)

2. Destination Port Number (출발지의 포트번호) 
     -> 2바이트 (도착지 포트)  '0xea', '0x60'  = ea60  = 60000
3. Length (길이) 
     -> 2바이트  = '0x0', '0xd  = 0d   =13  = 13바이트 
 (헤더 8바이트, UDP데이터 5바이트) 13바이트가 맞다.

4. Checksum
     ->2바이트   검사용

-> 이런게 Protocol 프로토콜이다.
처음에는 데이터 Hello가 보내지는걸  봤는데 이제 Hello가 패키징 되면서 붙는 내용들을 확인한다.
그 과정중 하나가 UDP를 본것이다.

UDP 헤더의 내용은 4개 밖에 없다. -> 에러정정, Flow Control 등 기능은 없다.

* 바이트
1 바이트로 숫자 하나를 표현할 수 있다. 16진수 2자리를 표현할수 있는 것이 1 바이트 (0x00 ~ 0xFF)

이제 unpack을 이용해 좀더 정확하게 데이터를 출력해보겠다.

H -> 2바이트를 묶어서 하나로 만들어준다.
! -> network stream 데이터를 읽어들일때는 !를 붙여준다.
 붙이는 이유 네트워크에서 돌아다니는 데이터랑 컴퓨터에서 다루는 데이터랑 다르다.
 그래서 ! 느낌표를 붙여서 네트워크 데이터라라는것을 알려줘야한다.

이제는 조금 구분 할 수 있게 됬다.


(UDP 헤더 패킷 분석 코드)


-> 목적지 주소가 60000 포트인 경우에만 출력한다. (내가 60000번 포트로 패킷을 전송할거기 때문에
       내가 보내는 패킷의 정보가 궁금한 것.)


(UDP 헤더 분석)



지금까지 Hello라는 데이터를 UDP로 보낼때의 패킷 내용들을 분석해 보았다.

윈도우 소켓으로 볼수있는 것은 L3 까지 볼 수 있다.

- Layer 4 ( Transport Layer ) 의 프로토콜(UDP, TCP)
- L4에서는 데이터가 어디서 어떻게 전달되는지 해당 계층에서는 상관이 없다.
- 에러 정정(UDP에는 없다.), 흐름제어(UDP에는 없다.), 이런 내용만 포함하고 있다.

- L4에서는 관련된 정보만을 포함한다.
-> UDP의 checksum에서는 오류가 났는지 안났는지만 판별 오류났으면 버린다. 그 외의 행동은 하지 않는다. 그래서 에러정정의 기능이 없다고 말한다.


* UDP인지, TCP인지 어떻게 판별할까?
: 더 하위계층에서 그 내용을 가지고 있다. -> IP 패킷

우리가 잘라냈던 IP헤더를 보면 UDP인지 TCP인지 확인할 수 있다.
socket 생성시 PROTOCOL 부분을  IPPROTO_UDP 를 IPPROTO_IP로 바꾸었다.



(socket 타입 변경)


UDP = User Datagram Protocol

IP 헤더 ( Internet Protocol Header )
-> L3 ( Network Layer (네트워크 계층) )
-> IP는 해당 계층의 대표적인 프로토콜이다.
-> 데이터를 송신지에서 수신지로 향하게 하는 데이터의 전달과 밀접한 관련이 있다.
-> 주요목적은 전송경로 설정 등이 있다.
-> 경로에대한 담당은 라우터가 하는것이다. 즉 IP헤더에는 IP주소만 적혀있고 라우터가 IP주소를 보고 경로를 설정한다.
-> 사이즈는 기본 20바이트이다. (추가로 옵션이 있긴하다.)
현재 우리가 보는 것은 IPv4의 IP헤더 이다. IPv6는 또 조금 다르다.

Layer2, Layer1의 내용들은 현재 윈도우즈 환경에서는 지원하지 않는다.
윈도우즈 소켓은 Layer3 까지 밖에 지원이 안된다.

이제 IP헤더를 분석해 본다.

(list를 이용해 출력하는 코드)



(IP 헤더 출력 모습)



출력한 IP 헤더
['0x45', '0x0', '0x0', '0x21', '0x35', '0xd3', '0x0', '0x0',
'0x80', '0x11', '0x7c', '0x14', '0xc0', '0xa8', '0x3', '0xa5',
'0xc0', '0xa8', '0x3', '0xef']

ip 헤더 분석
총 20바이트로 되어있다. 

첫번째 바이트 숫자 하나가 2개의 값을 의미한다.
   0x45  -> 4랑 5로 읽을 수 있다.
1. Version -> 맨 앞 4 = IPv4
2. Header length -> 그 뒤 숫자 5 = 헤더의 길이 : 4를 곱해준다. 5x4 = 20 바이트  헤더의 길이다.
3. Service  -> 현대 IPv4에서는 사용하지 않는다. 거의 항상 0으로 초기화된 값이 들어간다.  : 0x0'
4. Total length (전체길이) : 그다음 숫자 2바이트 '0x0', '0x21' = 0x021  = 33바이트
    ( Ip헤더 20바이트, udp패킷 13바이트 )
5. Identification (식별자) : 그다음 숫자 2바이트 '0x35', '0xd3'
6. Flag ->  '0x0'
7. Fragment OFFSET ->  '0x0'
* IP패킷은 여러개로 분할 될 수도있다. 그래서 5,6,7 정보가 필요하다.
    자세한 내용은 다음에 확인하겠다.
8. TTL (Time to live) -> '0x80'  = 128.  ( 윈도우즈에서 만들어진 패킷은 기본적으로 128로 나간다.)
 TTL은 네트워크를 방황하는 패킷들을 예방하기 위해서 있다.
 TTL은 라우터를 한 Hop이라고 지날수 있는 Hop의 수이다.
9. Protocol 타입 -> '0x11' = 17 :  (udp :17번) (tcp:6번) (ICMP: 1번)
10. Header checksum -> '0x7c', '0x14'  checksum은 각 헤더마다 들어있다.
11. 출발지 IP (4글자) : '0xc0', '0xa8', '0x3', '0xa5'  -> 192  168  3  165  
12. 도착지 IP (4글자) : '0xc0', '0xa8', '0x3', '0xef


-> 전송에 관련된 내용들을 가지고 있다.
1,1,2,2,1,1,1,1,2,4,4 개씩 unpack하면 된다. 위 데이터를 끊는 개수이다.



(IP 헤더 내용을 쪼개어 출력하는 코드)



(IP 헤더 분석)


IP 헤더에 무슨 내용들이 있는지
어떤 역할을 하는지
확인하였다.

또, UDP 패킷도 함께 분석하였다.

-> 나중에 이걸 이용해 패킷 스니퍼를 만들것이다.
(비슷한 원리로 만들것이므로 기억해둬야한다.)













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