Stealth Scanner를 만들어 보자~! (2)

* 앞서 만든 프로그램의 문제점.

지난 강좌에서 우리는 SYN 플래그를 담은 패킷을 보내는 프로그램을 만들어 보았습니다.

그리고 패킷 스니핑의 결과를 보았을 때, 언뜻 보기에는 아무런 문제가 없어 보이지만

결과에는 한가지 문제점이 존재합니다. 일단 패킷 스니핑 결과를 유심히 살펴봅시다.

위에서 19번에 해당하는 패킷이 바로 우리가 직접 헤더를 만들어서 보냈던 것입니다.

그리고 만약 이 패킷이 정상적인 것이라면, 20번에 다음과 같은 패킷이 나타나야 합니다.

19 XXXXX 111.111.111.111 218.149.4.60 TCP 777 > 12345 [SYN] XXXXX

20 XXXXX 218.149.4.60 111.111.111.111 TCP 12345 > 777 [SYN,ACK] XXXXX

즉, 만약 정상적인 상황이라면 한 호스트가 SYN 패킷을 담은 패킷을 받았을 때, 그 패킷을

잘 받았다는 의미의 SYN, ACK 패킷을 발신자 쪽으로 되돌려주어야 된다는 것입니다.

하지만 위 캡쳐 화면에선 그 과정에 나타나 있지 않습니다. 이해하기 쉽게 얘기하자면

우리가 보낸 패킷이 무시되어 버린 것이죠. 그럼 도대체 왜 이런 현상이 나타난 걸까요?

정답은 바로 CHECKsum에 있습니다. 지난 번 강좌에서 tcphdr->check 변수를 기억하라고

했었죠? 이 변수는 소위 “에러 발견 비트”라고 불리는 것으로써, 해당 패킷이 네트워크를

타고 상대방 호스트로 전달되는 동안 아무런 이상이 없었는지를 판단하는 역할을 합니다.

한 패킷을 전송 받은 호스트는 이 체크섬의 값을 확인한 후, 만약 이상이 있다면 그 패킷을

무시하고, 위에서 본 것과 같이 그 패킷에 대한 응답 조차 하지 않습니다.

체크섬의 값은 일련의 연산 과정을 거쳐 완성되는데, 우리는 지난 번 예에서 임의의 값인

1을 집어 넣어버렸으니 당연히 에러나 난 것이지요. 실제 패킷 스니핑의 결과에서도 체크섬에

문제가 있다고 말해 줍니다.

incorrect, 즉 올바르지 않으며, 0x2ad5 값이어야 정상이라고 합니다.

자, 그럼 이제 올바른 체크섬을 계산해주는 함수를 우리의 코드에 추가해 보도록 합시다.

다음은 일반적으로 사용되는 체크섬 계산 함수입니다.

unsigned short in_cksum(u_short *addr, int len)
{
 int sum=0; // 총 합계.
 int nleft=len; // 인자로 받은 len.
 u_short *w=addr; // 인자로 받은 addr의 주소를 저장.
 u_short answer=0; // 최종적으로 리턴되는 값.
 
 // nleft만큼 sum에 *w의 값을 더함. 
 while (nleft > 1){
 sum += *w++;
 nleft -= 2;
 }
 
 // nleft가 홀수라서 값이 남을 경우 추가로 더해줌.
 if (nleft == 1){
 *(u_char *)(&answer) = *(u_char *)w ;
 sum += answer;
 }
 
 sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff); // 상위 16비트와 하위 16비트를 더함.
  sum += (sum >> 16); // carry bit 값을 더함.
 answer = ~sum; // 값을 반전 시킴.
 return(answer); // 리턴.
}

조금 복잡하죠? 하지만 위 과정은 체크섬 계산을 위한 일련의 정해진 규칙에 불과합니다.

헤더에 존재하는 모든 값을 더한 후, 그 값을 요리 저리 지지고 볶아서 특별한 값을 만들었습니다.

그리고 실제 헤더 내용과 함께 이 체크섬의 값이 상대방 호스트로 전달되고, 패킷을 받은

호스트는 받은 패킷의 헤더 내용으로 또 한번 위와 같은 체크섬 계산 과정을 거쳐 특별한 값을

만듭니다. 만약 발신자가 보낸 헤더와 수신자가 받은 헤더의 값이 100% 일치하다면, 당연히

일련의 과정을 거쳐 생성된 체크섬의 값도 일치하겠지요? 따라서 수신자가 보낸 체크섬과

발신자가 직접 계산한 체크섬의 값을 비교하여, 만약 서로 같다면 온전한 패킷, 다르다면

전송 과정에서 이상이 생긴 패킷으로 판단하는 것입니다. 아주 단순한 원리죠?

쉽게 예를 들어, 발신자가 IP VERSION의 값을 4로 해서 패킷을 발송했다고 해봅시다.

그런데 이 패킷이 전송되는 동안 어떤 알 수 없는 오류에 의해 IP VERSION의 값이 8로

변조 되어버렸다고 가정합시다. 그럼, IP VERSION이 4일 때 계산된 체크섬 값과, 8일 때

계산된 체크섬의 값이 서로 다르겠지요? 따라서 이 패킷은 올바르지 않은 패킷으로 판단되어

버려지게 되는 것입니다. 또, 만약 체크섬 값 자체가 변경되었다고 해봅시다. 그럼

그 때도 역시 발신자가 보낸 체크섬 값과 수신자가 계산한 체크섬의 값이 달라서 패킷이

버려지겠지요.

이제 위 함수를 우리 코드에 추가한 후, 체크섬 변수에 값을 넣는 부분에서 사용하면 됩니다.

먼저 IP 헤더의 체크섬 값 부분을 수정합시다.

Iphdr->check = 1;

-à 수정

iphdr->check = in_cksum( (u_short *)iphdr, sizeof(struct iphdr) );

여기서 주의할 점은 체크섬의 인자로 최종적으로 만들어진 IP 헤더가 들어가기 때문에

IP 헤더가 모두 만들어진 다음 부분에 위 코드를 넣어야 한다는 점입니다.

iphdr->version = 4;

iphdr->ihl = 5;

iphdr->protocol = IPPROTO_TCP;

iphdr->tot_len = 40;

iphdr->id = htons( 777 );

iphdr->ttl = 60;

iphdr->saddr = inet_addr( “111.111.111.111” );

iphdr->daddr = inet_addr( “218.149.4.60” );

iphdr->check = in_cksum( (u_short *)iphdr, sizeof(struct iphdr) );

이렇게 말이에요.

이걸로 IP 헤더의 체크섬 계산은 끝났고, 그럼 이제 TCP의 체크섬 부분을 수정해 봅시다.

이 부분은 IP 헤더의 체크섬을 계산하는 것보다 조금 복잡합니다.

왜냐하면, TCP 헤더의 체크섬을 계산할 때는 특이하게 “가상 헤더”를 추가로 요구하기

때문입니다.

그냥 IP 헤더의 체크섬을 계산할 때와 같이 TCP 헤더 값만 넣어주면 좋았을 테지만, 무슨 이유가

있으니 처음 이 루틴을 설계한 프로그래머들이 이런 과정을 요구했겠지요? (무슨 이유일까…)

여하튼 그 가상 헤더란 다음과 같은 모양을 가지고 있는 것입니다.

가상 헤더란, 쉽게 말해 원래는 존재하지 않는 헤더라는 뜻을 가지고 있습니다.

즉, 체크섬 계산을 위해 임시로 생성하는 헤더를 말하는 것이지요.

struct pseudohdr {
 u_int32_t saddr; // 발신자의 IP.
 u_int32_t daddr; // 수신자의 IP.
 u_int8_t useless; // 아직 사용되지 않음.
 u_int8_t protocol; // 프로토콜.
 u_int16_t tcplength; // TCP 헤더의 길이.
};

이 구조체 선언 루틴을 우리의 코드 앞 부분에 추가합니다.

그럼 이제 가상 헤더를 만들고, 값을 채워서, TCP 헤더와 함께 체크섬 계산 함수로

보내는 부분을 제작해 보도록 하겠습니다.

우리가 in_cksum() 함수의 첫번째 인자로 보내야 하는 값은 다음과 같습니다.

[ 가상 헤더 ] + [ TCP 헤더 ]

위 같은 모양을 만들려면 TCP 헤더의 시작 부분에서 가상 헤더 만큼의 길이를 뺀

위치를 가상 헤더의 시작 부분으로 지정하고, 그 다음에 가상 헤더의 값을 채워 나가면

되겠지요?

먼저 가상 헤더 구조체 변수를 선언하고,

struct pseudohdr *pseudo_header;

앞서 말한 것처럼 이 헤더의 시작 위치를 정해 줍니다.

pseudo_header = tcphdr – sizeof( struct pseudohdr );

형 변환을 잘 해주어야 컴파일 할 때 에러가 나지 않겠죠?

pseudo_header = (struct preudohdr *)( (char *)tcphdr – sizeof( struct pseudohdr) );

이제 값들을 채워 나가 봅시다.

pseudo_header->saddr = inet_addr( “111.111.111.111” );

pseudo_header->daddr = inet_addr( “218.149.4.60” );

pseudo_header->protocol = IPPROTO_TCP;

pseudo_header->tcplength = htons( sizeof(struct tcphdr) );

마지막으로 체크섬 계산 함수를 호출하면 끝~! 역시 tcphdr 생성 부분의 가장 아래쪽에

넣어줘야 되겠죠? 앞서 설명한 루틴들도 각각 알맞은 부분에 넣어줘야 할테구요.

tcphdr->check = in_cksum( (u_short *)pseudo_header, sizeof(struct pseudohdr) + sizeof(struct tcphdr) );

자, 그럼 최종적으로 완성된 소스 코드를 확인해 보도록 합시다.

// 체크섬 루틴이 추가된 raw_socket.c

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <string.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/types.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <netinet/in.h>

#include <linux/ip.h>

#include <linux/tcp.h>

// 체크섬을 구하는 함수 선언/정의.

unsigned short in_cksum(u_short *addr, int len)

{

int sum=0;

int nleft=len;

u_short *w=addr;

u_short answer=0;

while (nleft > 1){

sum += *w++;

nleft -= 2;

}

if (nleft == 1){

*(u_char *)(&answer) = *(u_char *)w ;

sum += answer;

}

sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);

sum += (sum >> 16);

answer = ~sum;

return(answer);

}

// 가상 헤더 구조체 선언

struct pseudohdr {

u_int32_t saddr;

u_int32_t daddr;

u_int8_t useless;

u_int8_t protocol;

u_int16_t tcplength;

};

int main()

{

unsigned char packet[40];

int raw_socket;

int on = 1 ;

struct iphdr *iphdr;

struct tcphdr *tcphdr;

// 주소 정보를 담을 변수. 매번 IP를 적기 귀찮으니 변수로 사용합니다.

struct in_addr source_address, dest_address;

struct sockaddr_in address;

// 가상 헤더의 구조체 변수.

struct pseudohdr *pseudo_header;

source_address.s_addr = inet_addr( “111.111.111.111” );

dest_address.s_addr = inet_addr( “218.149.4.60” );

raw_socket = socket( AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW );

setsockopt( raw_socket, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&on, sizeof(on));

iphdr = (struct iphdr *)packet;

memset( (char *)iphdr, 0, 20 );

tcphdr = (struct tcphdr *)(packet + 20 );

memset( (char *)tcphdr, 0, 20 );

tcphdr->source = htons( 777 );

tcphdr->dest = htons( 12345 );

tcphdr->seq = htonl( 92929292 );

tcphdr->ack_seq = htonl( 12121212 );

tcphdr->doff = 5;

tcphdr->syn = 1;

tcphdr->window = htons( 512 );

// 가상 헤더 생성.

pseudo_header = (struct pseudohdr *)((char*)tcphdr-sizeof(struct pseudohdr));

pseudo_header->saddr = source_address.s_addr;

pseudo_header->daddr = dest_address.s_addr;

pseudo_header->protocol = IPPROTO_TCP;

pseudo_header->tcplength = htons( sizeof(struct tcphdr) );

// TCP 체크섬 계산.

tcphdr->check = in_cksum( (u_short *)pseudo_header,

sizeof(struct pseudohdr) + sizeof(struct tcphdr) );

iphdr->version = 4;

iphdr->ihl = 5;

iphdr->protocol = IPPROTO_TCP;

iphdr->tot_len = 40;

iphdr->id = htons( 777 );

iphdr->ttl = 60;

iphdr->saddr = source_address.s_addr;

iphdr->daddr = dest_address.s_addr;

// IP 체크섬 계산.

iphdr->check = in_cksum( (u_short *)iphdr, sizeof(struct iphdr));

address.sin_family = AF_INET;

address.sin_port = htons( 12345 );

address.sin_addr.s_addr = dest_address.s_addr;

sendto( raw_socket, &packet, sizeof(packet), 0x0,

(struct sockaddr *)&address, sizeof(address));

}

자, 이제 수정된 코드를 컴파일 한 후, 패킷을 전송해 봅시다.

그리고 결과를 패킷 스니퍼로 확인해 보면, 이번에는 지난 강좌에서와는 다르게 다음과 같이

우리의 패킷에 대한 응답 패킷이 가는 것을 확인할 수 있습니다.

[ SYN+ACK 플래그를 담은 응답 패킷이 전송 됨 ]

이처럼 체크섬의 값에 따라 해당 패킷이 유효한지 무효한지가 결정된다는 점을 알 수 있었습니다.

그럼 이번 강좌는 여기서 마치도록 하고, 다음 강좌에선 마지막으로 Stealth Scanner의 작동 원리에

대하여 알아보도록 하겠습니다.