Oracle TNS 協議分析——一、系列開篇：方法論及基礎知識

前言

Oracle 客戶端與服務端採用TNS做爲其數據交換協議。TNS全稱Transparent Network Substrate，是與Oracle數據庫服務器通信的專有協議，該協議爲Oracle內部協議，不向外界公開，在此以前，已經有一些反向工程的實踐對各個版本的TNS進行解析，好比wireshark就有專門的TNS分析工具，中文的協議解析可參見《ORACLE協議分析》本系列基礎介紹中關於TNS包基礎格式，及鏈接包等均沿用wireshark提供的格式。本系列重點分析TNS 314下的客戶端與服務端之間的通信，經過抓包分析，查看在不一樣客戶端，不一樣服務端狀況下傳輸方式的不一樣，嘗試還原其協議細節，實現對協議中一些關鍵內容的解析，如登陸用戶名，協議版本，oracle版本，sql命令，同時給出示例LUA代碼。爲了分析不一樣客戶端架構，本系列使用了兩類客戶端32位與64位客戶端進行測試，同時重點使用了多個廠商的不一樣客戶端（Navicat、PLSQL、SQLPlus）同時也兼顧分析了OJDBC Thin Client的狀況。服務端採用11g和12c兩個版本。本文主要分析鏈接創建，身份驗證、命令傳輸和返回、以及錯誤信息返回的過程。

方法及工具

主要採用wireshark對客戶端與Oracle間的通信進行抓包分析。

客戶端：	服務端
Navicat Premium 15 64bit	Oracle 11g 64bit Linux
Navicat Premius 12 32bit	Oracle 12c 64bit windows
PLSQL 11.2 64bit
SQLPlus 11.2 64bit
OJDBC8（Thin Client）

分析過程當中關於包類型定義等參考wireshark的tns 解析器代碼。

代碼示例說明

代碼示例用lua寫成，能夠在openresty15 64bit window或linux版本下運行

其中從socket流中解碼用到了string.unpack 和pack 方法是純lua開源實現，是對c語言 lua 擴展lpack 的純lua模擬

系列目錄

1、方法論與基礎知識

2、基礎包結構

3、鏈接認證流程與包分析

4、SQL執行流程與包分析

5、錯誤返回

協議介紹

Transparent Network Substrate顧名思義是對傳輸層協議無關，根據Oracle的介紹：TNS底層支持TCP，SSL TP，SDP，named pipeline等協議。在OSI七層協議體系中，TNS屬於會話層協議

詳細的介紹可參考

https://docs.oracle.com/cd/B28359_01/network.111/b28316/architecture.htm#NETAG004

 

Oracle版本與TNS協議版本對應關係

Oracle 版本	TNS版本
11gr2 12c	tns314
10g	313
9i	312
X	311
8i	310

 

不一樣driver的差別

Oracle Client調用服務端，最終實現模式主要是 OCI和ThinDriver。

1. OCI是C 語言的lib，和平臺相關，有linux和windows 版本；
2. ThinDriver是純Java的包，與平臺無關；

不少人反映反編譯Java代碼看到的狀況和用plsql等工具調用實現不一樣，大機率是此緣由，但不管Navicat，SQLPlus，PLSQL都走的OCI。相應JDBC有兩種

1. JDBC OCI Driver 走OCI調用，
2. JDBC Thin Driver走 純Java實現

ThinDriver的實現與OCI的實現從抓包上看，在鏈接創建和認證過程差距不大，但Data包差距很大，不管Endian模式，仍是具體數據類型封裝格式都有較大差別，在ThinDriver的實現中，不多未見出現Piggy Command的狀況，全部非0或大於一位的byte或者int變量都會嚴格前序長度字段。

不一樣客戶端實現的差別

相同位數（都是64位或者都是32位）的不一樣客戶端的實如今抓包分析時也不太相同，大概表現有兩個方面，一個是流程上的不一樣，一個是數據上的不一樣，咱們以執行select語句爲例，PLSQL和Navicat在流程上稍有差異，下圖是Navicat Premium15 執行的流程

1	-------	Data Piggyback(11) Cursor Close All(69) 注意此處也有多是 03 5e	----->	具體語句
2	<-----	Data DescribeInfo(10)  17	-------	返回列
3	-------	Data UOCIFun(03) ExecuteARow(04)	----->
4	<-----	Data ReturnStatus(04)	-------
5	-------	Data UOCIFun(03) FetchARow(05)	----->	獲取其餘值
6	<-----	Data RowTransferHeader(06)  01	-------	返回值

 

而PLSQL中沒有中間3和4的部分。

數據上的不一樣有的時候是一些數據長度，有的時候是一些設置位上的差別，好比對於select 的Piggycommand（pagekage type 0x6 DataId=0x11 CallID=0x69）

這個包內容在Sqlplus，plsql，navicat上不只內容，長度也就有差別

語句	Plsql	Sqlplus	Navicat
Select	fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 04 00 00 00	fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 00 00 00 00 05 00 00 00 當沒有輸入；05會變03	fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 05 00 00 00

不一樣客戶端位數間差別

32位客戶端和64位客戶端也有不一樣，好比32位客戶端中全部0xfe ff ff ff ff ff ff ff 所有以其補碼01代替。但64bit 的ThinClient也有此狀況，因此很難說這些現象是否徹底由位數形成，這會致使許多協議中許多部分的長度根據位數不一樣有必定區別。文中凡協議均會標註出不一樣客戶端位數下的長度，若未單獨標註，則說明兩者無不一樣，例如Buddle execute Command命令格式：

	32bit	64bit
序列號	1	1
Piggy command	9 or 13	16 or 20
Buddle execute command 035e	變長	變長