linux 抓包工具之Tcpdump
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了linux 抓包工具之Tcpdump相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一．简介
tcpdump是一个用于截取网络分组，并输出分组内容的工具。凭借强大的功能和灵活的截取策略，使其成为类UNIX系统下用于网络分析和问题排查的首选工具。支持针对网络层、协议、主机、网络或端口的过滤，并提供and、or、not等逻辑语句来帮助你去掉无用的信息。
二、语法
-A 以ASCII格式打印出所有分组，并将链路层的头最小化。
-c 在收到指定的数量的分组后，tcpdump就会停止。
-C 在将一个原始分组写入文件之前，检查文件当前的大小是否超过了参数file_size 中指定的大小。如果超过了指定大小，则关闭当前文件，然后在打开一个新的文件。参数 file_size 的单位是兆字节（是1,000,000字节，而不是1,048,576字节）。
-d 将匹配信息包的代码以人们能够理解的汇编格式给出。
-dd 将匹配信息包的代码以C语言程序段的格式给出。
-ddd 将匹配信息包的代码以十进制的形式给出。
-D 打印出系统中所有可以用tcpdump截包的网络接口。
-e 在输出行打印出数据链路层的头部信息。
-F 从指定的文件中读取表达式，忽略命令行中给出的表达式。
-i 指定监听的网络接口。
-l 使标准输出变为缓冲行形式，可以把数据导出到文件。
-L 列出网络接口的已知数据链路。
-m 从文件module中导入SMI MIB模块定义。该参数可以被使用多次，以导入多个MIB模块。
-M 如果tcp报文中存在TCP-MD5选项，则需要用secret作为共享的验证码用于验证TCP-MD5选选项摘要（详情可参考RFC 2385）。
-b 在数据-链路层上选择协议，包括ip、arp、rarp、ipx都是这一层的。
-nn 不进行端口名称的转换。
-N 不输出主机名中的域名部分。例如，‘nic.ddn.mil‘只输出’nic‘。
-t 在输出的每一行不打印时间戳。
-O 不运行分组分组匹配（packet-matching）代码优化程序。
-P 不将网络接口设置成混杂模式。
-q 快速输出。只输出较少的协议信息。
-r 从指定的文件中读取包(这些包一般通过-w选项产生)。
-S 将tcp的序列号以绝对值形式输出，而不是相对值。
-s 从每个分组中读取最开始的snaplen个字节，而不是默认的68个字节。
-T 将监听到的包直接解释为指定的类型的报文，常见的类型有rpc远程过程调用）和snmp（简单网络管理协议；）。
-tt 在每一行中输出非格式化的时间戳。
-ttt 输出本行和前面一行之间的时间差。
-tttt 在每一行中输出由date处理的默认格式的时间戳。
-u 输出未解码的NFS句柄。
-v 输出一个稍微详细的信息，例如在ip包中可以包括ttl和服务类型的信息。
-vv 输出详细的报文信息。
-w 直接将分组写入文件中，而不是不分析并打印出来。
以太网帧的封包格式为：Frame=Ethernet Header +IP Header +TCP Header +TCP Segment Data
（1）Ethernet Header =14 Byte =Dst Physical Address（6 Byte）+ Src Physical Address（6 Byte）+Type（2 Byte），以太网帧头以下称之为数据帧。
（2）IP Header =20 Byte（without options field），数据在IP层称为Datagram，分片称为Fragment。
（3）TCP Header = 20 Byte（without options field），数据在TCP层称为Stream，分段称为Segment（UDP中称为Message）。
（4）54个字节后为TCP数据负载部分（Data Portion），即应用层用户数据。
Ethernet Header以下的IP数据报最大传输单位为MTU（Maximum Transmission Unit，Effect of short board），对于大多数使用以太网的局域网来说，MTU=1500。
TCP数据包每次能够传输的最大数据分段为MSS，为了达到最佳的传输效能，在建立TCP连接时双方将协商MSS值——双方提供的MSS值中的最小值为这次连接的最大MSS值。MSS往往基于MTU计算出来，通常MSS=MTU-sizeof(IP Header)-sizeof(TCP Header)=1500-20-20=1460。
这样，数据经过本地TCP层分段后，交给本地IP层，在本地IP层就不需要分片了。但是在下一跳路由（Next Hop）的邻居路由器上可能发生IP分片！因为路由器的网卡的MTU可能小于需要转发的IP数据报的大小。
这时候，在路由器上可能发生两种情况：
（1）如果源发送端设置了这个IP数据包可以分片（May Fragment，DF=0），路由器将IP数据报分片后转发。
（2）如果源发送端设置了这个IP数据报不可以分片（Don’t Fragment，DF=1），路由器将IP数据报丢弃，并发送ICMP分片错误消息给源发送端。
三、实例
（1）、默认启动
tcpdump -vv
（2）、过滤主机
tcpdump -i eth1 host 192.168.1.1
tcpdump -i eth1 src host 192.168.1.1
tcpdump -i eth1 dst host 192.168.1.1
解释：
（3）、过滤端口
tcpdump -i eth1 port 25
tcpdump -i eth1 src port 25
tcpdump -i eth1 dst port 25
抓取所有经过eth1，目的或源端口是25的网络数据
指定源端口
指定目的端口
（4）、网络过滤
tcpdump -i eth1 net 192.168
tcpdump -i eth1 src net 192.168
tcpdump -i eth1 dst net 192.168
（5）、协议过滤
tcpdump -i eth1 arp
tcpdump -i eth1 ip
tcpdump -i eth1 tcp
tcpdump -i eth1 udp
tcpdump -i eth1 icmp
（5）、常用表达式
非 : ! or "not" (去掉双引号)
且 : && or "and"
或 : || or "or"
tcpdump -i eth1 '((tcp) and (port 80) and ((dst host 192.168.1.254) or (dst host 192.168.1.200)))'
tcpdump -i eth1 '((icmp) and ((ether dst host 00:01:02:03:04:05)))'
......抓取所有经过eth1，目的网络是192.168，但目的主机不是192.168.1.200的TCP数据
tcpdump -i eth1 '((tcp) and ((dst net 192.168) and (not dst host 192.168.1.200)))'
四、高级过滤
首先了解如何从包头过滤信息
proto[x:y] : 过滤从x字节开始的y字节数。比如ip[2:2]过滤出3、4字节（第一字节从0开始排）
proto[x:y] & z = 0 : proto[x:y]和z的与操作为0
proto[x:y] & z !=0 : proto[x:y]和z的与操作不为0
proto[x:y] & z = z : proto[x:y]和z的与操作为z
proto[x:y] = z : proto[x:y]等于z
操作符 : >, <, >=, <=, =, !=
1、IP头（IPV4）
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Version| IHL |Type of Service| Total Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification |Flags| Fragment Offset |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Time to Live | Protocol | Header Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Destination Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Options | Padding | <-- optional
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| DATA ... |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
中文：
/*IP头定义，共20个字节*/
typedef struct _IP_HEADER
{
char m_cVersionAndHeaderLen; //版本信息(前4位)，头长度(后4位)
char m_cTypeOfService; // 服务类型8位
short m_sTotalLenOfPacket; //数据包长度
short m_sPacketID; //数据包标识
short m_sSliceinfo; //分片使用
char m_cTTL; //存活时间
char m_cTypeOfProtocol; //协议类型
short m_sCheckSum; //校验和
unsigned int m_uiSourIp; //源ip
unsigned int m_uiDestIp; //目的ip
} __attribute__((packed))IP_HEADER, *PIP_HEADER ;
版本：指IP协议的版本，通信双方使用的IP协议版本必须一致。一般的值为0100（IPv4），0110（IPv6）。
首部长度：长度4比特。这个字段的作用是为了描述IP包头的长度，因为在IP包头中有变长的可选部分。该部分占4个bit位，单位为32bit（4个字节），即本区域值= IP头部长度（单位为bit）/(8*4)，因此，一个IP包头的长度最长为“1111”，即15*4＝60个字节。IP包头最小长度为20字节。
优先级与服务类型：长度8比特，定义了数据包传输的紧急程度以及时延、可靠性、传输成本等。
总长度：16比特，以字节为单位描述IP包的总长度（包括头部和数据两部分），最大值为65535。第二行中标识符、标志和段偏移量通常联合使用，用于数据拆分时的分组和重组。
标识符：对于上层发来的较大的数据包，往往需要拆分。路由器将一个大包进行拆分后，拆出来的所有部分被标上相同的值，该值即为标识符，用于告诉目的端哪些包属于同一个大包。
标志：长度3比特。该字段第一位不使用。第二位是DF（Don't Fragment）位，DF位设为1时表明路由器不能对该上层数据包分段。如果一个上层数据包无法在不分段的情况下进行转发，则路由器会丢弃该上层数据包并返回一个错误信息。第三位是MF（More Fragments）位，当路由器对一个上层数据包分段，则路由器会在除了最后一个分段的IP包的包头中将MF位设为1。
段偏移量：长度13比特，表示一个数据包在原先被拆分前的大包中的位置。接收端据此来还原和组装IP包。
TTL：表示IP包的生存时间，长度8比特。长度8比特。当IP包进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值。当IP包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路由器会将IP包的TTL值减少1。如果TTL减少为0，则该IP包会被丢弃。这个字段可以防止由于路由环路而导致IP包在网络中不停被转发。
协议号：长度8比特，标识上一层即传输层在本次数据传输中所使用的协议。比如6代表TCP，17代表UDP等
首部校验和：长度16位。用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分。 因为每个路由器要改变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。
可选项：可变长字段，主要用于测试，由起源设备跟据需要改写。
填充：因为IP包头长度（Header Length）部分的单位为32bit，所以IP包头的长度必须为32bit的整数倍。因此，在可选项后面，IP协议会填充若干个0，以达到32bit的整数倍。
2、IP选项
“一般”的IP头是20字节，但IP头有选项设置，不能直接从偏移21字节处读取数据。IP头有个长度字段可以知道头长度是否大于20字节。
通常第一个字节的二进制值是：01000101，分成两个部分：
0100 = 4 表示IP版本 0101 = 5 表示IP头32 bit的块数，5 x 32 bits = 160 bits or 20 bytes
如果第一字节第二部分的值大于5，那么表示头有IP选项。
下面介绍有过滤方法
0100 0101 : 第一字节的二进制0000 1111 : 与操作<=========0000 0101 : 结果
正确的过滤方法
tcpdump -i eth1 'ip[0] & 15 > 5'
或者
tcpdump -i eth1 'ip[0] & 0x0f > 5'
3、分片标记
当发送端的MTU大于到目的路径链路上的MTU时就会被分片，分片信息在IP头的第七和第八字节：
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Flags| Fragment Offset |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Bit 0: 保留，必须是0Bit 1: (DF) 0 = 可能分片, 1 = 不分片Bit 2: (MF) 0 = 最后的分片, 1 = 还有分片
Fragment Offset字段只有在分片的时候才使用。
要抓带DF位标记的不分片的包，第七字节的值应该是：
01000000 = 64
tcpdump -i eth1 'ip[6] = 64'
4、抓分片包
......匹配MF，分片包
tcpdump -i eth1 'ip[6] = 32'
最后分片包的开始3位是0，但是有Fragment Offset字段。
......匹配分片和最后分片
tcpdump -i eth1 '((ip[6:2] > 0) and (not ip[6] = 64))'
测试分片可以用下面的命令
ping -M want -s 3000 192.168.1.1
5、抓大于X字节的包
大于600字节
tcpdump -i eth1 'ip[2:2] > 600'
五、更多的过滤方式
首先还是需要知道TCP基本结构
1、TCP头
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Port | Destination Port |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Sequence Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Acknowledgment Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data | |C|E|U|A|P|R|S|F| |
| Offset| Res. |W|C|R|C|S|S|Y|I| Window |
| | |R|E|G|K|H|T|N|N| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Checksum | Urgent Pointer |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Options | Padding |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
......中文
......程序语言
/*TCP头定义，共20个字节*/
typedef struct _TCP_HEADER
{
short m_sSourPort; // 源端口号16bit
short m_sDestPort; // 目的端口号16bit
unsigned int m_uiSequNum; // 序列号32bit
unsigned int m_uiAcknowledgeNum; // 确认号32bit
short m_sHeaderLenAndFlag; // 前4位：TCP头长度；中6位：保留；后6位：标志位
short m_sWindowSize; // 窗口大小16bit
short m_sCheckSum; // 检验和16bit
short m_surgentPointer; // 紧急数据偏移量16bit
}__attribute__((packed))TCP_HEADER, *PTCP_HEADER;
/*TCP头中的选项定义
kind(8bit)+Length(8bit，整个选项的长度，包含前两部分)+内容(如果有的话)
KIND =
1表示 无操作NOP，无后面的部分
2表示 maximum segment 后面的LENGTH就是maximum segment选项的长度（以byte为单位，1+1+内容部分长度）
3表示 windows scale 后面的LENGTH就是 windows scale选项的长度（以byte为单位，1+1+内容部分长度）
4表示 SACK permitted LENGTH为2，没有内容部分
5表示这是一个SACK包 LENGTH为2，没有内容部分
8表示时间戳，LENGTH为10，含8个字节的时间戳
*/
......解释
端口：16位源端口号和16位目的端口号。
32位序号：一次TCP通信过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的编号，通过这个来确认发送的数据有序，比如现在序列号为1000，发送了1000，下一个序列号就是2000。
32位确认号：用来响应TCP报文段，给收到的TCP报文段的序号加1，三握时还要携带自己的序号。
4位头部长度：标识该TCP头部有多少个4字节，共表示最长15*4=60字节。同IP头部。
6位保留。6位标志。URG（紧急指针是否有效）ACK（表示确认号是否有效）PSH（提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区读走数据）RST（表示要求对方重新建立连接）SYN（表示请求建立一个连接）FIN（表示通知对方本端要关闭连接）
16位窗口大小：TCP流量控制的一个手段，用来告诉对端TCP缓冲区还能容纳多少字节。
16位校验和：由发送端填充，接收端对报文段执行CRC算法以检验TCP报文段在传输中是否损坏。
16位紧急指针：一个正的偏移量，它和序号段的值相加表示最后一个紧急数据的下一字节的序号。
标志位字段（U、A、P、R、S、F）：占6比特。各比特的含义如下：
URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
ACK：确认序号有效。
PSH：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
RST：重建连接。
SYN：发起一个连接。
FIN：释放一个连接。
窗口大小字段：占16比特。此字段用来进行流量控制。单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。
TCP校验和字段：占16比特。对整个TCP报文段，即TCP头部和TCP数据进行校验和计算，并由目标端进行验证。
紧急指针字段：占16比特。它是一个偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。
选项字段：占32比特。可能包括"窗口扩大因子"、"时间戳"等选项。
2、抓取源端口大于1024的TCP数据包
tcpdump -i eth1 'tcp[0:2] > 1024'
3、匹配TCP数据包的特殊标记
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|C|E|U|A|P|R|S|F|
|W|C|R|C|S|S|Y|I|
|R|E|G|K|H|T|N|N|
+-+-+-+-+-+-+-+-+
只抓SYN包，第十四字节是二进制的00000010，也就是十进制的2
tcpdump -i eth1 'tcp[13] = 2'
抓SYN, ACK （00010010 or 18）
tcpdump -i eth1 'tcp[13] = 18'
抓SYN或者SYN-ACK
tcpdump -i eth1 'tcp[13] & 2 = 2'
抓PSH-ACK
tcpdump -i eth1 'tcp[13] = 24'
抓所有包含FIN标记的包（FIN通常和ACK一起，表示幽会完了，回见）
tcpdump -i eth1 'tcp[13] & 1 = 1'
抓RST
tcpdump -i eth1 'tcp[13] & 4 = 4'
3、常用的字段偏移名字
tcpdump考虑了一些数字恐惧症者的需求，提供了部分常用的字段偏移名字：
icmptype (ICMP类型字段)
icmpcode (ICMP符号字段)
tcpflags (TCP标记字段)
ICMP类型值有：
icmp-echoreply, icmp-unreach, icmp-sourcequench, icmp-redirect, icmp-echo, icmp-routeradvert, icmp-routersolicit, icmp-timxceed, icmp-paramprob, icmp-tstamp, icmp-tstampreply, icmp-ireq, icmp-ireqreply, icmp-maskreq, icmp-maskreply
TCP标记值：
tcp-fin, tcp-syn, tcp-rst, tcp-push, tcp-push, tcp-ack, tcp-urg
这样上面按照TCP标记位抓包的就可以写直观的表达式了：
......只抓SYN包
tcpdump -i eth1 'tcp[tcpflags] = tcp-syn'
......抓SYN, ACK
tcpdump -i eth1 'tcp[tcpflags] & tcp-syn != 0 and tcp[tcpflags] & tcp-ack != 0'
......抓SMTP数据
tcpdump -i eth1 '((port 25) and (tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x4d41494c))'
抓取数据区开始为"MAIL"的包，"MAIL"的十六进制为0x4d41494c。
......抓HTTP GET数据
tcpdump -i eth1 'tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x47455420'
"GET "的十六进制是47455420
......抓SSH返回
tcpdump -i eth1 'tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x5353482D'
六、比较常用的方式
如果是为了查看数据内容，建议用tcpdump -s 0 -w filename把数据包都保存下来，然后用wireshark的Follow TCP Stream/Follow UDP Stream来查看整个会话的内容。-s 0是抓取完整数据包，否则默认只抓68字节。用tcpflow也可以方便的获取TCP会话内容，支持tcpdump的各种表达式。
1、UDP头
0 7 8 15 16 23 24 31
+--------+--------+--------+--------+
| Source | Destination |
| Port | Port |
+--------+--------+--------+--------+
| | |
| Length | Checksum |
+--------+--------+--------+--------+
| |
| DATA ... |
+-----------------------------------+
/*UDP头定义，共8个字节*/
typedef struct _UDP_HEADER
{
unsigned short m_usSourPort; // 源端口号16bit
unsigned short m_usDestPort; // 目的端口号16bit
unsigned short m_usLength; // 数据包长度16bit
unsigned short m_usCheckSum; // 校验和16bit
}__attribute__((packed))UDP_HEADER, *PUDP_HEADER;
2、抓DNS请求数据
tcpdump -i eth1 udp dst port 53
3、系统测试
-c参数对于运维人员来说也比较常用，因为流量比较大的服务器，靠人工CTRL+C还是抓的太多，甚至导致服务器宕机，于是可以用-c参数指定抓多少个包。
time tcpdump -nn -i eth0 'tcp[tcpflags] = tcp-syn' -c 10000 > /dev/null
上面的命令计算抓10000个SYN包花费多少时间，可以判断访问量大概是多少。
3.1 tcpdump 与wireshark
Wireshark(以前是ethereal)是Windows下非常简单易用的抓包工具。但在Linux下很难找到一个好用的图形化抓包工具。还好有Tcpdump。我们可以用Tcpdump + Wireshark 的完美组合实现：在 Linux 里抓包，然后在Windows 里分析包。
tcpdump tcp -i eth1 -t -s 0 -c 100 and dst port ! 22 and src net 192.168.1.0/24 -w ./target.cap
tcp: ip icmp arp rarp 和 tcp、udp、icmp这些选项等都要放到第一个参数的位置，用来过滤数据报的类型
-i eth1 : 只抓经过接口eth1的包
-t : 不显示时间戳
-s 0 : 抓取数据包时默认抓取长度为68字节。加上-S 0 后可以抓到完整的数据包
-c 100 : 只抓取100个数据包
dst port ! 22 : 不抓取目标端口是22的数据包
-w ./target.cap : 保存成cap文件，方便用ethereal(即wireshark)分析
3.2使用tcpdump抓取HTTP包
tcpdump -XvvennSs 0 -i eth0 tcp[20:2]=0x4745 or tcp[20:2]=0x4854
0x4745 为"GET"前两个字母"GE",0x4854 为"HTTP"前两个字母"HT"。
以上是关于linux 抓包工具之Tcpdump的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章