WinPcap: 分析数据包
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2023-12-01
现在，我们可以捕捉并过滤网络流量了，那就让我们学以致用，来做一个简单使用的程序吧。
在本讲中，我们将会利用上一讲的一些代码，来建立一个更实用的程序。 本程序的主要目标是展示如何解析所捕获的数据包的协议首部。这个程序可以称为UDPdump，打印一些网络上传输的UDP数据的信息。
我们选择分析和现实UDP协议而不是TCP等其它协议，是因为它比其它的协议更简单，作为一个入门程序范例，是很不错的选择。让我们看看代码：
/*
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*
*/
#include "pcap.h"
/* 4字节的IP地址 */
typedef struct ip_address{
u_char byte1;
u_char byte2;
u_char byte3;
u_char byte4;
}ip_address;
/* IPv4 首部 */
typedef struct ip_header{
u_char ver_ihl; // 版本 (4 bits) + 首部长度 (4 bits)
u_char tos; // 服务类型(Type of service)
u_short tlen; // 总长(Total length)
u_short identification; // 标识(Identification)
u_short flags_fo; // 标志位(Flags) (3 bits) + 段偏移量(Fragment offset) (13 bits)
u_char ttl; // 存活时间(Time to live)
u_char proto; // 协议(Protocol)
u_short crc; // 首部校验和(Header checksum)
ip_address saddr; // 源地址(Source address)
ip_address daddr; // 目的地址(Destination address)
u_int op_pad; // 选项与填充(Option + Padding)
}ip_header;
/* UDP 首部*/
typedef struct udp_header{
u_short sport; // 源端口(Source port)
u_short dport; // 目的端口(Destination port)
u_short len; // UDP数据包长度(Datagram length)
u_short crc; // 校验和(Checksum)
}udp_header;
/* 回调函数原型 */
void packet_handler(u_char *param, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data);
main()
{
pcap_if_t *alldevs;
pcap_if_t *d;
int inum;
int i=0;
pcap_t *adhandle;
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
u_int netmask;
char packet_filter[] = "ip and udp";
struct bpf_program fcode;
/* 获得设备列表 */
if (pcap_findalldevs_ex(PCAP_SRC_IF_STRING, NULL, &alldevs, errbuf) == -1)
{
fprintf(stderr,"Error in pcap_findalldevs: %sn", errbuf);
exit(1);
}
/* 打印列表 */
for(d=alldevs; d; d=d->next)
{
printf("%d. %s", ++i, d->name);
if (d->description)
printf(" (%s)n", d->description);
else
printf(" (No description available)n");
}
if(i==0)
{
printf("nNo interfaces found! Make sure WinPcap is installed.n");
return -1;
}
printf("Enter the interface number (1-%d):",i);
scanf("%d", &inum);
if(inum < 1 || inum > i)
{
printf("nInterface number out of range.n");
/* 释放设备列表 */
pcap_freealldevs(alldevs);
return -1;
}
/* 跳转到已选设备 */
for(d=alldevs, i=0; i< inum-1 ;d=d->next, i++);
/* 打开适配器 */
if ( (adhandle= pcap_open(d->name, // 设备名
65536, // 要捕捉的数据包的部分
// 65535保证能捕获到不同数据链路层上的每个数据包的全部内容
PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS, // 混杂模式
1000, // 读取超时时间
NULL, // 远程机器验证
errbuf // 错误缓冲池
) ) == NULL)
{
fprintf(stderr,"nUnable to open the adapter. %s is not supported by WinPcapn");
/* 释放设备列表 */
pcap_freealldevs(alldevs);
return -1;
}
/* 检查数据链路层，为了简单，我们只考虑以太网 */
if(pcap_datalink(adhandle) != DLT_EN10MB)
{
fprintf(stderr,"nThis program works only on Ethernet networks.n");
/* 释放设备列表 */
pcap_freealldevs(alldevs);
return -1;
}
if(d->addresses != NULL)
/* 获得接口第一个地址的掩码 */
netmask=((struct sockaddr_in *)(d->addresses->netmask))->sin_addr.S_un.S_addr;
else
/* 如果接口没有地址，那么我们假设一个C类的掩码 */
netmask=0xffffff;
//编译过滤器
if (pcap_compile(adhandle, &fcode, packet_filter, 1, netmask) <0 )
{
fprintf(stderr,"nUnable to compile the packet filter. Check the syntax.n");
/* 释放设备列表 */
pcap_freealldevs(alldevs);
return -1;
}
//设置过滤器
if (pcap_setfilter(adhandle, &fcode)<0)
{
fprintf(stderr,"nError setting the filter.n");
/* 释放设备列表 */
pcap_freealldevs(alldevs);
return -1;
}
printf("nlistening on %s...n", d->description);
/* 释放设备列表 */
pcap_freealldevs(alldevs);
/* 开始捕捉 */
pcap_loop(adhandle, 0, packet_handler, NULL);
return 0;
}
/* 回调函数，当收到每一个数据包时会被libpcap所调用 */
void packet_handler(u_char *param, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data)
{
struct tm *ltime;
char timestr[16];
ip_header *ih;
udp_header *uh;
u_int ip_len;
u_short sport,dport;
time_t local_tv_sec;
/* 将时间戳转换成可识别的格式 */
local_tv_sec = header->ts.tv_sec;
ltime=localtime(&local_tv_sec);
strftime( timestr, sizeof timestr, "%H:%M:%S", ltime);
/* 打印数据包的时间戳和长度 */
printf("%s.%.6d len:%d ", timestr, header->ts.tv_usec, header->len);
/* 获得IP数据包头部的位置 */
ih = (ip_header *) (pkt_data +
14); //以太网头部长度
/* 获得UDP首部的位置 */
ip_len = (ih->ver_ihl & 0xf) * 4;
uh = (udp_header *) ((u_char*)ih + ip_len);
/* 将网络字节序列转换成主机字节序列 */
sport = ntohs( uh->sport );
dport = ntohs( uh->dport );
/* 打印IP地址和UDP端口 */
printf("%d.%d.%d.%d.%d -> %d.%d.%d.%d.%dn",
ih->saddr.byte1,
ih->saddr.byte2,
ih->saddr.byte3,
ih->saddr.byte4,
sport,
ih->daddr.byte1,
ih->daddr.byte2,
ih->daddr.byte3,
ih->daddr.byte4,
dport);
}
首先，我们将过滤器设置成"ip and udp"。在这种方式下，我们确信packet_handler()只会收到基于IPv4的UDP数据包；这将简化解析过程，提高程序的效率。
我们还分别创建了用于描述IP首部和UDP首部的结构体。这些结构体中的各种数据会被packet_handler()合理地定位。
packet_handler(), 尽管只受限于单个协议的解析（比如基于IPv4的UDP），不过它展示了捕捉器(sniffers)是多么的复杂，就像TcpDump或WinDump对网络数据流进行解码那样。 因为我们对MAC首部不感兴趣，所以我们跳过它。 为了简洁，我们在开始捕捉前，使用了pcap_datalink() 对MAC层进行了检测，以确保我们是在处理一个以太网络。这样，我们就能确保MAC首部是14位的。
IP数据包的首部就位于MAC首部的后面。我们将从IP数据包的首部解析到源IP地址和目的IP地址。
处理UDP的首部有一些复杂，因为IP数据包的首部的长度并不是固定的。然而，我们可以通过IP数据包的length域来得到它的长度。一旦我们知道了UDP首部的位置，我们就能解析到源端口和目的端口。
被解析出来的值被打印在屏幕上，形式如下所示：
1. DevicePacket_{A7FD048A-5D4B-478E-B3C1-34401AC3B72F} (Xircom t 10/100 Adapter)
Enter the interface number (1-2):1
listening on Xircom CardBus Ethernet 10/100 Adapter...
16:13:15.312784 len:87 130.192.31.67.2682 -> 130.192.3.21.53
16:13:15.314796 len:137 130.192.3.21.53 -> 130.192.31.67.2682
16:13:15.322101 len:78 130.192.31.67.2683 -> 130.192.3.21.53
最后3行中的每一行，分别代表了一个数据包。