Python使用策略模式生成TCP数据包

使用策略模式（Strategy Pattern）来灵活地生成不同类型的TCP数据包。

包括三次握手、数据传输和四次挥手。

from scapy.all import *
from scapy.all import Ether, IP, TCP, UDP, wrpcap
from abc import ABC, abstractmethod

class TcpPacketStrategy(ABC):
    @abstractmethod
    def generate_packets(self, src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num, data=None):
        pass


class ThreeWayHandshakeStrategy(TcpPacketStrategy):
    def generate_packets(self, src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num, data=None):
        syn = IP(src=src_ip, dst=dst_ip) / TCP(sport=src_port, dport=dst_port, flags='S', seq=seq_num)
        syn_ack = IP(src=dst_ip, dst=src_ip) / TCP(sport=dst_port, dport=src_port, flags='SA', seq=1000,ack=syn.seq + 1)
        ack = IP(src=src_ip, dst=dst_ip) / TCP(sport=src_port, dport=dst_port, flags='A', seq=syn.seq + 1,ack=syn_ack.seq + 1)
        return [syn, syn_ack, ack]


class DataTransferStrategy(TcpPacketStrategy):
    def generate_packets(self, src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num, data_list=None):
        packets = []
        for data in data_list:
            packet = IP(src=src_ip, dst=dst_ip) / TCP(sport=src_port, dport=dst_port, flags='PA', seq=seq_num,ack=ack_num) / Raw(load=data)
            packets.append(packet)
            seq_num += len(data)  # 假设数据长度即为字节数
        return packets


class FourWayTeardownStrategy(TcpPacketStrategy):
    def generate_packets(self, src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num, data=None):
        # 客户端发送 FIN
        fin = IP(src=src_ip, dst=dst_ip) / TCP(sport=src_port, dport=dst_port, flags='FA', seq=seq_num, ack=ack_num)
        # 服务器收到 FIN 后发送 ACK
        ack1 = IP(src=dst_ip, dst=src_ip) / TCP(sport=dst_port, dport=src_port, flags='A', seq=ack_num, ack=fin.seq + 1)
        # 服务器发送 FIN
        fin2 = IP(src=dst_ip, dst=src_ip) / TCP(sport=dst_port, dport=src_port, flags='FA', seq=ack_num,ack=fin.seq + 1)
        # 客户端发送 ACK 确认
        ack2 = IP(src=src_ip, dst=dst_ip) / TCP(sport=src_port, dport=dst_port, flags='A', seq=fin.seq + 1,ack=fin2.seq + 1)
        return [fin, ack1, fin2, ack2]


class TcpPcapGenerator:
    def __init__(self, strategy: TcpPacketStrategy):
        self._strategy = strategy

    def set_strategy(self, strategy: TcpPacketStrategy):
        self._strategy = strategy

    def generate(self, src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num, data=None):
        return self._strategy.generate_packets(src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num, data)


# 使用示例
if __name__ == "__main__":
    src_ip = "192.168.1.2"
    dst_ip = "192.168.1.1"
    src_port = 12345
    dst_port = 80
    seq_num = 1000
    ack_num = 0

    # 生成三次握手数据包
    generator = TcpPcapGenerator(ThreeWayHandshakeStrategy())
    handshake_packets = generator.generate(src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num)

    # 计算初始序列号和确认号
    seq_num += 1
    ack_num = 1001

    # 生成数据传输数据包
    generator.set_strategy(DataTransferStrategy())
    data_packets = generator.generate(src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num, ["Hello", "World", "Data"])

    # 更新序列号和确认号
    for packet in data_packets:
        seq_num += len(packet[Raw].load)

    # 生成四次挥手数据包
    generator.set_strategy(FourWayTeardownStrategy())
    teardown_packets = generator.generate(src_ip, dst_ip, src_port, dst_port, seq_num, ack_num)

    # 合并所有数据包
    all_packets = handshake_packets + data_packets + teardown_packets

    # 写入到PCAP文件
    wrpcap('tcp_traffic.pcap', all_packets)
    print("PCAP file generated: tcp_traffic.pcap")

PCAP file generated: tcp_traffic.pcap

解释：syn = IP(src=src_ip, dst=dst_ip) / TCP(sport=src_port, dport=dst_port, flags='S', seq=seq_num)

这行代码的作用如下：

1. IP 层部分 IP(src=src_ip, dst=dst_ip)：

   • IP 是 Scapy 中用于生成 IP 层数据包的类。
   • src=src_ip 指定了 IP 数据包的源 IP 地址，它是数据包的发送方的 IP 地址。
   • dst=dst_ip 指定了 IP 数据包的目的 IP 地址，它是数据包的接收方的 IP 地址。

2. TCP 层部分 TCP(sport=src_port, dport=dst_port, flags='S', seq=seq_num)：

   • TCP 是 Scapy 中用于生成 TCP 层数据包的类。
   • sport=src_port 指定了 TCP 数据包的源端口号，这是发送方的端口号。
   • dport=dst_port 指定了 TCP 数据包的目的端口号，这是接收方的端口号。
   • flags='S' 设置了 TCP 标志位为 SYN (S)，表示这是一个 SYN 数据包，用于发起一个新的 TCP 连接。
   • seq=seq_num 设置了 TCP 数据包的序列号，通常在建立连接时初始值随机生成。

3. 组合 IP 和 TCP 部分：

   • IP(...) / TCP(...) 是 Scapy 中的一个语法，表示将 IP 层和 TCP 层的部分组合在一起，构成一个完整的数据包。
   • 斜杠 / 操作符在 Scapy 中用于将不同层的协议组合在一起，形成一个完整的分层数据包。

这行代码创建了一个源 IP 地址为 src_ip，目的 IP 地址为 dst_ip，源端口为 src_port，目的端口为 dst_port，标志位为 SYN，序列号为 seq_num 的 TCP SYN 数据包。这个数据包用于发起一个新的 TCP 连接，通常是 TCP 三次握手的第一步。