一分钟讲明白libpcap使用

Posted 2022-03-03 Leonban

    libpcap是一个网络数据包捕获函数库，功能非常强大，Linux下著名的tcpdump就是以它为基础的。今天我们利用它来完成一个我们自己的网络嗅探器

一、libpcap安装
在http://www.tcpdump.org/下载libpcap（tcpdump的源码也可以从这个网站下载）
解压后

./configure
make
sudo make install

二、编写用例使用
1. 编写测试程序
test.c:

#include <pcap.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
 
void getPacket(u_char * arg, const struct pcap_pkthdr * pkthdr, const u_char * packet)

  int * id = (int *)arg;
 
  printf("id: %d\\n", ++(*id));
  printf("Packet length: %d\\n", pkthdr->len);
  printf("Number of bytes: %d\\n", pkthdr->caplen);
  printf("Recieved time: %s", ctime((const time_t *)&pkthdr->ts.tv_sec));
 
  int i;
  for(i=0; i<pkthdr->len; ++i)
  
    printf(" %02x", packet[i]);
    if( (i + 1) % 16 == 0 )
    
      printf("\\n");
    
  
 
  printf("\\n\\n");

 
int main()

  char errBuf[PCAP_ERRBUF_SIZE], * devStr;
 
  /* get a device */
  devStr = pcap_lookupdev(errBuf);
 
  if(devStr)
  
    printf("success: device: %s\\n", devStr);
  
  else
  
    printf("error: %s\\n", errBuf);
    exit(1);
  
 
  /* open a device, wait until a packet arrives */
  //pcap_t * device = pcap_open_offline("test.pcap",errBuf);     //读取本地文件作为网络包数据
  pcap_t * device = pcap_open_live(devStr, 65535, 1, 10, errBuf);
 
  if(!device)
  
    printf("error: pcap_open_live(): %s\\n", errBuf);
    exit(1);
  
 
  /* construct a filter */
  struct bpf_program filter;
  pcap_compile(device, &filter, "tcp", 1, 0);
  pcap_setfilter(device, &filter);
 
  /* wait loop forever */
  int id = 0;
  pcap_loop(device, -1, getPacket, (u_char*)&id);
 
  pcap_close(device);
 
  return 0;

2. 使用libpcap库编译
Makefile：

all: test.c
    gcc -g -Wall -o test test.c -lpcap

clean:
    rm -rf *.o test

三、函数接口介绍
1.获取网络接口
首先我们需要获取监听的网络接口：
我们可以手动指定或让libpcap自动选择，先介绍如何让libpcap自动选择：
char * pcap_lookupdev(char * errbuf)
上面这个函数返回第一个合适的网络接口的字符串指针，如果出错，则errbuf存放出错信息字符串，errbuf至少应该是PCAP_ERRBUF_SIZE个字节长度的。注意，很多libpcap函数都有这个参数。
pcap_lookupdev()一般可以在跨平台的，且各个平台上的网络接口名称都不相同的情况下使用。
如果我们手动指定要监听的网络接口，则这一步跳过，我们在第二步中将要监听的网络接口字符串硬编码在pcap_open_live里。

2.释放网络接口
在操作为网络接口后，我们应该要释放它：
void pcap_close(pcap_t * p)
该函数用于关闭pcap_open_live()获取的pcap_t的网络接口对象并释放相关资源。

3.打开网络接口
获取网络接口后，我们需要打开它：
pcap_t * pcap_open_live(const char * device, int snaplen, int promisc, int to_ms, char * errbuf)
上面这个函数会返回指定接口的pcap_t类型指针，后面的所有操作都要使用这个指针。
第一个参数是第一步获取的网络接口字符串，可以直接使用硬编码。
第二个参数是对于每个数据包，从开头要抓多少个字节，我们可以设置这个值来只抓每个数据包的头部，而不关心具体的内容。典型的以太网帧长度是1518字节，但其他的某些协议的数据包会更长一点，但任何一个协议的一个数据包长度都必然小于65535个字节。
第三个参数指定是否打开混杂模式(Promiscuous Mode)，0表示非混杂模式，任何其他值表示混合模式。如果要打开混杂模式，那么网卡必须也要打开混杂模式，可以使用如下的命令打开eth0混杂模式：
ifconfig eth0 promisc
第四个参数指定需要等待的毫秒数，超过这个数值后，第3步获取数据包的这几个函数就会立即返回。0表示一直等待直到有数据包到来。
第五个参数是存放出错信息的数组。

4.打开以前保存捕获数据包的文件
pcap_t *pcap_open_offline(char *fname, char *ebuf)
第一个参数 fname参数指定打开的文件名。该文件中的数据格式与tcpdump和tcpslice兼容。"-"为标准输入。
第二个参数 ebuf参数则仅在pcap_open_offline()函数出错返回NULL时用于传递错误消息。

5.获取数据包
打开网络接口后就已经开始监听了，那如何知道收到了数据包呢?有下面3种方法：
a)u_char * pcap_next(pcap_t * p, struct pcap_pkthdr * h)
如果返回值为NULL，表示没有抓到包
第一个参数是第2步返回的pcap_t类型的指针
第二个参数是保存收到的第一个数据包的pcap_pkthdr类型的指针
pcap_pkthdr类型的定义如下：

    struct pcap_pkthdr
    
      struct timeval ts;    /* time stamp */
      bpf_u_int32 caplen;   /* length of portion present */
      bpf_u_int32 len;      /* length this packet (off wire) */
    ;

注意这个函数只要收到一个数据包后就会立即返回
b)int pcap_loop(pcap_t * p, int cnt, pcap_handler callback, u_char * user)
第一个参数是第2步返回的pcap_t类型的指针
第二个参数是需要抓的数据包的个数，一旦抓到了cnt个数据包，pcap_loop立即返回。负数的cnt表示pcap_loop永远循环抓包，直到出现错误。
第三个参数是一个回调函数指针，它必须是如下的形式：
void callback(u_char * userarg, const struct pcap_pkthdr * pkthdr, const u_char * packet)
第一个参数是pcap_loop的最后一个参数，当收到足够数量的包后pcap_loop会调用callback回调函数，同时将pcap_loop()的user参数传递给它
第二个参数是收到的数据包的pcap_pkthdr类型的指针
第三个参数是收到的数据包数据
c)int pcap_dispatch(pcap_t * p, int cnt, pcap_handler callback, u_char * user)
这个函数和pcap_loop()非常类似，只是在超过to_ms毫秒后就会返回(to_ms是pcap_open_live()的第4个参数)

6.过滤数据包
我们抓到的数据包往往很多，如何过滤掉我们不感兴趣的数据包呢?
几乎所有的操作系统(BSD, AIX, Mac OS, Linux等)都会在内核中提供过滤数据包的方法，主要都是基于BSD Packet Filter(BPF)结构的。libpcap利用BPF来过滤数据包。
过滤数据包需要完成3件事：
a)构造一个过滤表达式
BPF使用一种类似于汇编语言的语法书写过滤表达式，不过libpcap和tcpdump都把它封装成更高级且更容易的语法了，具体可以man tcpdump，以下是一些例子：
src host 192.168.1.177 #只接收源ip地址是192.168.1.177的数据包
dst port 80#只接收tcp/udp的目的端口是80的数据包
not tcp#只接收不使用tcp协议的数据包
b)编译这个表达式
构造完过滤表达式后，我们需要编译它，使用如下函数：
int pcap_compile(pcap_t * p, struct bpf_program * fp, char * str, int optimize, bpf_u_int32 netmask)
fp：这是一个传出参数，存放编译后的bpf
str：过滤表达式
optimize：是否需要优化过滤表达式
metmask：简单设置为0即可
c)应用这个过滤器
最后我们需要应用这个过滤表达式：
int pcap_setfilter(pcap_t * p,  struct bpf_program * fp)
第二个参数fp就是前一步pcap_compile()的第二个参数

应用完过滤表达式之后我们便可以使用pcap_loop()或pcap_next()等抓包函数来抓包了。

7.分析数据包
我们既然已经抓到数据包了，那么我们要开始分析了，这部分需要自己完成，具体内容可以参考相关的网络协议说明。要特别注意一点，网络上的数据是网络字节顺序的，因此分析前需要转换为主机字节顺序(ntohs()函数)。