Oracle TNS 314 协议分析：一、方法论及基础知识

柔情只为你懂 2023-03-12 12:10 10阅读 0赞

# 前言 #

Oracle 客户端与服务端采用TNS作为其数据交换协议。TNS全称Transparent Network Substrate，是与Oracle数据库服务器通讯的专有协议，该协议为Oracle内部协议，不向外界公开，在此之前，已经有一些反向工程的实践对各个版本的TNS进行解析，比如wireshark就有专门的TNS分析工具，中文的协议解析可参见[《ORACLE协议分析》][ORACLE]本系列基础介绍中关于TNS包基础格式，及连接包等均沿用wireshark提供的格式。本系列重点分析TNS 314下的客户端与服务端之间的通讯，通过抓包分析，查看在不同客户端，不同服务端情况下传输方式的不同，尝试还原其协议细节，实现对协议中一些关键内容的解析，如登录用户名，协议版本，oracle版本，sql命令，同时给出示例LUA代码。为了分析不同客户端架构，本系列使用了两类客户端32位与64位客户端进行测试，同时重点使用了多个厂商的不同客户端（Navicat、PLSQL、SQLPlus）同时也兼顾分析了OJDBC Thin Client的情况。服务端采用11g和12c两个版本。本文主要分析连接建立，身份验证、命令传输和返回、以及错误信息返回的过程。

## **方法及工具** ##

主要采用wireshark对客户端与Oracle间的通讯进行抓包分析。

<table style="margin-left:4.65pt;width:683px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:344px;"> 客户端： </td> 
 <td style="width:335px;"> 服务端 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:344px;"> Navicat Premium 15 64bit </td> 
 <td style="width:335px;"> Oracle 11g 64bit Linux </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:344px;"> Navicat Premius 12 32bit </td> 
 <td style="width:335px;"> Oracle 12c 64bit windows </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:344px;"> PLSQL 11.2 64bit </td> 
 <td style="width:335px;"> 　 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:344px;"> SQLPlus 11.2 64bit </td> 
 <td style="width:335px;"> 　 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:344px;"> OJDBC8（Thin Client） </td> 
 <td style="width:335px;"> 　 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

分析过程中关于包类型定义等参考wireshark的tns 解析器代码。

## **代码示例说明** ##

代码示例用lua写成，可以在openresty15 64bit window或linux版本下运行

其中从socket流中解码用到了string.unpack 和pack 方法是纯lua开源实现，是对c语言 lua 扩展lpack 的纯lua模拟

# 系列目录 #

[一、方法论与基础知识][Link 1]

[二、基础包结构][Link 2]

[三、连接认证流程与包分析][Link 3]

[四、SQL执行流程与包分析][SQL]

[五、错误返回][Link 4]

# **协议介绍** #

Transparent Network Substrate顾名思义是对传输层协议无关，根据Oracle的介绍：TNS底层支持TCP，SSL TP，SDP，named pipeline等协议。在OSI七层协议体系中，TNS属于会话层协议

详细的介绍可参考

[https://docs.oracle.com/cd/B28359\_01/network.111/b28316/architecture.htm\#NETAG004][https_docs.oracle.com_cd_B28359_01_network.111_b28316_architecture.htm_NETAG004]

## **Oracle版本与TNS协议版本对应关系** ##

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> Oracle 版本 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> TNS版本 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 11gr2&nbsp;12c </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> tns314 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 10g </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 313 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 9i </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 312 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> X </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 311 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 8i </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:97.85pt;"> 310 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

## **不同driver的差异** ##

Oracle Client调用服务端，最终实现模式主要是 OCI和ThinDriver。

1.  OCI是C 语言的lib，和平台相关，有linux和windows 版本；
2.  ThinDriver是纯Java的包，与平台无关；

很多人反映反编译Java代码看到的情况和用plsql等工具调用实现不同，大概率是此原因，但无论Navicat，SQLPlus，PLSQL都走的OCI。相应JDBC有两种

1.  JDBC OCI Driver 走OCI调用，
2.  JDBC Thin Driver走 纯Java实现

ThinDriver的实现与OCI的实现从抓包上看，在连接建立和认证过程差距不大，但Data包差距很大，无论Endian模式，还是具体数据类型封装格式都有较大差异，在ThinDriver的实现中，很少未见出现Piggy Command的情况，所有非0或大于一位的byte或者int变量都会严格前序长度字段。

## **不同客户端实现的差异** ##

相同位数（都是64位或者都是32位）的不同客户端的实现在抓包分析时也不太相同，大概表现有两个方面，一个是流程上的不同，一个是数据上的不同，我们以执行select语句为例，PLSQL和Navicat在流程上稍有差别，下图是Navicat Premium15 执行的流程

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.3pt;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.45pt;"> ------- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:163.1pt;"> Data&nbsp;Piggyback(11) Cursor&nbsp;Close All(69) 注意此处也有可能是 03 5e </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.5pt;"> -----&gt; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:79.15pt;"> 具体语句 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.3pt;"> 2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.45pt;"> &lt;----- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:163.1pt;"> Data&nbsp;DescribeInfo(10) &nbsp;17 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.5pt;"> ------- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:79.15pt;"> 返回列 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.3pt;"> 3 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.45pt;"> ------- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:163.1pt;"> Data&nbsp;UOCIFun(03) ExecuteARow(04) </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.5pt;"> -----&gt; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:79.15pt;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.3pt;"> 4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.45pt;"> &lt;----- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:163.1pt;"> Data ReturnStatus(04) </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.5pt;"> ------- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:79.15pt;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.3pt;"> 5 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.45pt;"> ------- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:163.1pt;"> Data&nbsp;UOCIFun(03) FetchARow(05) </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.5pt;"> -----&gt; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:79.15pt;"> 获取其他值 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.3pt;"> 6 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.45pt;"> &lt;----- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:163.1pt;"> Data RowTransferHeader(06) &nbsp;01 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:42.5pt;"> ------- </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:79.15pt;"> 返回值 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

而PLSQL中没有中间3和4的部分。

数据上的不同有的时候是一些数据长度，有的时候是一些设置位上的差异，比如对于select 的Piggycommand（pagekage type 0x6 DataId=0x11 CallID=0x69）

这个包内容在Sqlplus，plsql，navicat上不仅内容，长度也就有差异

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.05pt;"> 语句 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:103.65pt;"> Plsql </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:106.3pt;"> Sqlplus </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:107.5pt;"> Navicat </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:52.05pt;"> Select </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:103.65pt;"> fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 04&nbsp;00 00 00 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:106.3pt;"> fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 00 00 00&nbsp;00 05&nbsp;00 00 00 当没有输入；05会变03 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:107.5pt;"> fe ff ff ff ff ff ff ff 01 00 00 00 05&nbsp;00 00 00 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 不同**客户端位数间差异** ##

32位客户端和64位客户端也有不同，比如32位客户端中所有0xfe ff ff ff ff ff ff ff 全部以其补码01代替。但64bit 的ThinClient也有此情况，所以很难说这些现象是否完全由位数造成，这会导致许多协议中许多部分的长度根据位数不同有一定区别。文中凡协议均会标注出不同客户端位数下的长度，若未单独标注，则说明二者无不同，例如Buddle execute Command命令格式：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:156.45pt;"> &nbsp; </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 32bit </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 64bit </td> 
 <td style="width:53.25pt;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:156.45pt;"> 序列号 </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 1 </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 1 </td> 
 <td style="width:53.25pt;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:156.45pt;"> Piggy command </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 9 or 13 </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 16 or 20 </td> 
 <td style="width:53.25pt;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:156.45pt;"> Buddle execute command 035e </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 变长 </td> 
 <td style="width:72.5pt;"> 变长 </td> 
 <td style="width:53.25pt;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

##  ##

[ORACLE]: https://download.csdn.net/download/hg_zhoujj/10789649
[Link 1]: https://blog.csdn.net/yizhu2000/article/details/106002830
[Link 2]: https://blog.csdn.net/yizhu2000/article/details/106010654
[Link 3]: https://blog.csdn.net/yizhu2000/article/details/106010693
[SQL]: https://blog.csdn.net/yizhu2000/article/details/106035934
[Link 4]: https://blog.csdn.net/yizhu2000/article/details/106044627
[https_docs.oracle.com_cd_B28359_01_network.111_b28316_architecture.htm_NETAG004]: https://docs.oracle.com/cd/B28359_01/network.111/b28316/architecture.htm#NETAG004