談起socket編程，大家也許會想起QQ和IE，沒錯。還有許多網絡工具如P2P、NetMeeting等在應用層實現的應用程序，也是用socket來實現的。Socket是一個網絡編程接口，實現於網絡應用層，Windows Socket包括了一套系統組件，充分利用了Microsoft Windows 消息驅動的特點。Socket規范1.1版是在1993年1月發行的，並廣泛用於此後出現的Windows9x操作系統中。Socket規范2.2版（其在Windows平台上的版本是Winsock2.2，也叫Winsock2）在 1996 年 5 月發行，Windows NT 5.0及以後版本的Windows系統支持Winsock2，在Winsock2中，支持多個傳輸協議的原始套接字，重疊I/O模型、服務質量控制等。
本文向大家介紹Windows Sockets的一些關於用C#實現的原始套接字(Raw Socket)的編程，以及在此基礎上實現的網絡封包監視技術。同Winsock1相比，Winsock2最明顯的就是支持了Raw Socket套接字類型，使用Raw Socket，可把網卡設置成混雜模式，在這種模式下，我們可以收到網絡上的IP包，當然包括目的不是本機的IP包，通過原始套接字，我們也可以更加自如地控制Windows下的多種協議，而且能夠對網絡底層的傳輸機制進行控制。
在本文例子中，我在nbyte.BasicClass命名空間實現了RawSocket類，它包含了我們實現數據包監視的核心技術。在實現這個類之前，需要先寫一個IP頭結構，來暫時存放一些有關網絡封包的信息：
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct IPHeader
{
[FieldOffset(0)] public byte ip_verlen; //I4位首部長度+4位IP版本號
[FieldOffset(1)] public byte ip_tos; //8位服務類型TOS
[FieldOffset(2)] public ushort ip_totallength; //16位數據包總長度（字節）
[FieldOffset(4)] public ushort ip_id; //16位標識
[FieldOffset(6)] public ushort ip_offset; //3位標志位
[FieldOffset(8)] public byte ip_ttl; //8位生存時間 TTL
[FieldOffset(9)] public byte ip_protocol; //8位協議(TCP, UDP, ICMP, Etc.)
[FieldOffset(10)] public ushort ip_checksum; //16位IP首部校驗和
[FieldOffset(12)] public uint ip_srcaddr; //32位源IP地址
[FieldOffset(16)] public uint ip_destaddr; //32位目的IP地址
}
這樣，當每一個封包到達時候，可以用強制類型轉化把包中的數據流轉化為一個個IPHeader對象。
下面就開始寫RawSocket類了，一開始，先定義幾個參數，包括：
private bool error_occurred; //套接字在接收包時是否產生錯誤
public bool KeepRunning; //是否繼續進行
private static int len_receive_buf; //得到的數據流的長度
byte [] receive_buf_bytes; //收到的字節
private Socket socket = null; //聲明套接字
還有一個常量：
const int SIO_RCVALL = unchecked((int)0x98000001);//監聽所有的數據包
這裡的SIO_RCVALL是指示RawSocket接收所有的數據包，在以後的IOContrl函數中要用，在下面的構造函數中，實現了對一些變量參數的初始化：
public RawSocket() //構造函數
{
error_occurred=false;
len_receive_buf = 4096;
receive_buf_bytes = new byte[len_receive_buf];
}
下面的函數實現了創建RawSocket，並把它與終結點（IPEndPoint：本機IP和端口）綁定：
public void CreateAndBindSocket(string IP) //建立並綁定套接字
{
socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);
socket.Blocking = false; //置socket非阻塞狀態
socket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(IP), 0)); //綁定套接字
if (SetSocketOption()==false) error_occurred=true;
}
其中，在創建套接字的一句socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.IP);中有3個參數：
第一個參數是設定地址族，MSDN上的描述是“指定 Socket 實例用來解析地址的尋址方案”，當要把套接字綁定到終結點（IPEndPoint）時，需要使用InterNetwork成員，即采用IP版本4的地址格式，這也是當今大多數套接字編程所采用一個尋址方案（AddressFamily）。
第二個參數設置的套接字類型就是我們使用的Raw類型了，SocketType是一個枚舉數據類型，Raw套接字類型支持對基礎傳輸協議的訪問。通過使用 SocketType.Raw，你不光可以使用傳輸控制協議(Tcp)和用戶數據報協議(Udp)進行通信，也可以使用網際消息控制協議 (Icmp) 和 Internet 組管理協議 (Igmp) 來進行通信。在發送時，您的應用程序必須提供完整的 IP 標頭。所接收的數據報在返回時會保持其 IP 標頭和選項不變。
第三個參數設置協議類型，Socket 類使用 ProtocolType 枚舉數據類型向 Windows Socket API 通知所請求的協議。這裡使用的是IP協議，所以要采用ProtocolType.IP參數。
在CreateAndBindSocket函數中有一個自定義的SetSocketOption函數，它和Socket類中的SetSocketOption不同，我們在這裡定義的是具有IO控制功能的SetSocketOption，它的定義如下：
private bool SetSocketOption() //設置raw socket
{
bool ret_value = true;
try
{
socket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IP, SocketOptionName.HeaderIncluded, 1);
byte []IN = new byte[4]{1, 0, 0, 0};
byte []OUT = new byte[4];
//低級別操作模式,接受所有的數據包，這一步是關鍵，必須把socket設成raw和IP Level才可用SIO_RCVALL
int ret_code = socket.IOControl(SIO_RCVALL, IN, OUT);
ret_code = OUT[0] + OUT[1] + OUT[2] + OUT[3];//把4個8位字節合成一個32位整數
if(ret_code != 0) ret_value = false;
}
catch(SocketException)
{
ret_value = false;
}
return ret_value;
}
其中，設置套接字選項時必須使套接字包含IP包頭，否則無法填充IPHeader結構，也無法獲得數據包信息。
int ret_code = socket.IOControl(SIO_RCVALL, IN, OUT);是函數中最關鍵的一步了，因為，在windows中我們不能用Receive函數來接收raw socket上的數據，這是因為，所有的IP包都是先遞交給系統核心，然後再傳輸到用戶程序，當發送一個raws socket包的時候（比如syn），核心並不知道，也沒有這個數據被發送或者連接建立的記錄，因此，當遠端主機回應的時候，系統核心就把這些包都全部丟掉，從而到不了應用程序上。所以，就不能簡單地使用接收函數來接收這些數據報。要達到接收數據的目的，就必須采用嗅探，接收所有通過的數據包，然後進行篩選，留下符合我們需要的。可以通過設置SIO_RCVALL，表示接收所有網絡上的數據包。接下來介紹一下IOControl函數。MSDN解釋它說是設置套接字為低級別操作模式，怎麼低級別操作法？其實這個函數與API中的WSAIoctl函數很相似。WSAIoctl函數定義如下：
int WSAIoctl(
SOCKET s, //一個指定的套接字
DWORD dwIoControlCode, //控制操作碼
LPVOID lpvInBuffer, //指向輸入數據流的指針
DWORD cbInBuffer, //輸入數據流的大小（字節數）
LPVOID lpvOutBuffer, // 指向輸出數據流的指針
DWORD cbOutBuffer, //輸出數據流的大小（字節數）
LPDWORD lpcbBytesReturned, //指向輸出字節流數目的實數值
LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, //指向一個WSAOVERLAPPED結構
LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine//指向操作完成時執行的例程
);
C#的IOControl函數不像WSAIoctl函數那麼復雜，其中只包括其中的控制操作碼、輸入字節流、輸出字節流三個參數，不過這三個參數已經足夠了。我們看到函數中定義了一個字節數組：byte []IN = new byte[4]{1, 0, 0, 0}實際上它是一個值為1的DWORD或是Int32，同樣byte []OUT = new byte[4];也是，它整和了一個int,作為WSAIoctl函數中參數lpcbBytesReturned指向的值。
因為設置套接字選項時可能會發生錯誤，需要用一個值傳遞錯誤標志：
public bool ErrorOccurred
{
get
{
return error_occurred;
}
}
下面的函數實現的數據包的接收：
//解析接收的數據包，形成PacketArrivedEventArgs事件數據類對象，並引發PacketArrival事件
unsafe private void Receive(byte [] buf, int len)
{
byte temp_protocol=0;
uint temp_version=0;
uint temp_ip_srcaddr=0;
uint temp_ip_destaddr=0;
short temp_srcport=0; <
