概述
libpcap 是一個網絡數據包捕獲函數庫，功能非常強大，Linux 下著名的 tcpdump 就是以它爲基礎的。
libpcap主要的作用
1）捕獲各種數據包，列如：網絡流量統計。
2）過濾網絡數據包，列如：過濾掉本地上的一些數據，類似防火牆。
3）分析網絡數據包，列如：分析網絡協議，數據的採集。
4）存儲網絡數據包，列如：保存捕獲的數據以爲將來進行分析。
libpcap 的安裝
libpcap 的抓包框架
pcap_lookupdev()：函數用於查找網絡設備，返回可被 pcap_open_live() 函數調用的網絡設備名指針。
pcap_lookupnet()：函數獲得指定網絡設備的網絡號和掩碼。
pcap_open_live()： 函數用於打開網絡設備，並且返回用於捕獲網絡數據包的數據包捕獲描述字。對於此網絡設備的操作都要基於此網絡設備描述字。
pcap_compile()： 函數用於將用戶制定的過濾策略編譯到過濾程序中。
pcap_setfilter()：函數用於設置過濾器。
pcap_loop()：函數 pcap_dispatch() 函數用於捕獲數據包，捕獲後還可以進行處理，此外 pcap_next() 和 pcap_next_ex() 兩個函數也可以用來捕獲數據包。
pcap_close()：函數用於關閉網絡設備，釋放資源。
利用 libpcap 函數庫開發應用程序的基本步驟：
1、打開網絡設備
2、設置過濾規則
3、捕獲數據
4、關閉網絡設備
抓包詳細步驟
首先要使用 libpcap，我們必須包含 pcap.h 頭文件，可以在 /usr/local/include/pcap/pcap.h 找到，其中包含了每個類型定義的詳細說明。
1、獲取網絡接口設備名
char *pcap_lookupdev(char *errbuf);
功能：
得到可用的網絡設備名指針
參數：
errbuf：存放出錯信息字符串，裏面有個宏定義：PCAP_ERRBUF_SIZE，爲錯誤緩衝區大小
返回值：
成功返回設備名指針（第一個合適的網絡接口的字符串指針）；
失敗返回 NULL，同時，errbuf 存放出錯信息字符串。
實例如下：
char error_content[PCAP_ERRBUF_SIZE] = {0}; // 出錯信息
char *dev = pcap_lookupdev(error_content);
if(NULL == dev)
{
printf(error_content);
exit(-1);
}
複製代碼
2、獲取網絡號（ip 地址）和掩碼
int pcap_lookupnet( char *device,
bpf_u_int32 *netp,
bpf_u_int32 *maskp,
char *errbuf );
功能：
獲取指定網卡的 ip 地址，子網掩碼
參數：
device：網絡設備名，爲第一步獲取的網絡接口字符串（pcap_lookupdev() 的返回值 ），也可人爲指定，如“eth0”。
netp：存放 ip 地址的指針，bpf_u_int32 爲 32 位無符號整型
maskp：存放子網掩碼的指針，bpf_u_int32 爲 32 位無符號整型
errbuf：存放出錯信息
返回值：
成功返回 0，失敗返回 -1
實例如下：
char error_content[PCAP_ERRBUF_SIZE] = {0}; // 出錯信息
char *dev = pcap_lookupdev(error_content);
if(NULL == dev)
{
printf(error_content);
exit(-1);
}
bpf_u_int32 netp = 0, maskp = 0;
pcap_t * pcap_handle = NULL;
int ret = 0;
//獲得網絡號和掩碼
ret = pcap_lookupnet(dev, &netp, &maskp, error_content);
if(ret == -1)
{
printf(error_content);
exit(-1);
}
複製代碼
3、打開網絡接口
pcap_t *pcap_open_live( const char *device,
int snaplen,
int promisc,
int to_ms,
char *ebuf );
功能：
打開一個用於捕獲數據的網絡接口
參數：
device：網絡接口的名字，爲第一步獲取的網絡接口字符串（pcap_lookupdev() 的返回值 ），也可人爲指定，如“eth0”。
snaplen：捕獲數據包的長度，長度不能大於 65535 個字節。
promise：“1” 代表混雜模式，其它非混雜模式。
to_ms：指定需要等待的毫秒數，超過這個數值後，獲取數據包的函數就會立即返回（這個函數不會阻塞，後面的抓包函數纔會阻塞）。0 表示一直等待直到有數據包到來。
ebuf：存儲錯誤信息。
返回值：
返回 pcap_t 類型指針，後面的所有操作都要使用這個指針。
實例如下：
char error_content[PCAP_ERRBUF_SIZE] = {0}; // 出錯信息
char *dev = pcap_lookupdev(error_content); // 獲取網絡接口
if(NULL == dev)
{
printf(error_content);
exit(-1);
}
// 打開網絡接口
pcap_t * pcap_handle = pcap_open_live(dev, 1024, 1, 0, error_content);
if(NULL == pcap_handle)
{
printf(error_content);
exit(-1);
}
複製代碼
4、獲取數據包
a）
const u_char *pcap_next(pcap_t *p, struct pcap_pkthdr *h);
功能：
捕獲一個網絡數據包，收到一個數據包立即返回
參數：
p：pcap_open_live()返回的 pcap_t 類型的指針
h：數據包頭
pcap_pkthdr 類型的定義如下：
struct pcap_pkthdr
{
struct timeval ts; // 抓到包的時間
bpf_u_int32 caplen; // 表示抓到的數據長度
bpf_u_int32 len; // 表示數據包的實際長度
}
複製代碼
len 和 caplen的區別：
因爲在某些情況下你不能保證捕獲的包是完整的，例如一個包長 1480，但是你捕獲到 1000 的時候，可能因爲某些原因就中止捕獲了，所以 caplen 是記錄實際捕獲的包長，也就是 1000，而 len 就是 1480。
返回值：
成功返回捕獲數據包的地址，失敗返回 NULL
實例如下：
const unsigned char *p_packet_content = NULL; // 保存接收到的數據包的起始地址
pcap_t *pcap_handle = NULL;
struct pcap_pkthdr protocol_header;
pcap_handle = pcap_open_live("eth0", 1024, 1, 0,NULL);
p_packet_content = pcap_next(pcap_handle, &protocol_header);
//p_packet_content 所捕獲數據包的地址
printf("Capture Time is :%s",ctime((const time_t *)&protocol_header.ts.tv_sec)); // 時間
printf("Packet Lenght is :%d\n",protocol_header.len); // 數據包的實際長度
// 分析以太網中的 源mac、目的mac
struct ether_header *ethernet_protocol = NULL;
unsigned char *p_mac_string = NULL; // 保存mac的地址，臨時變量
ethernet_protocol = (struct ether_header *)p_packet_content; //struct ether_header 以太網幀頭部
p_mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_shost;//獲取源mac
printf("Mac Source Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(p_mac_string+0),*(p_mac_string+1),*(p_mac_string+2),*(p_mac_string+3),*(p_mac_string+4),*(p_mac_string+5));
p_mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_dhost;//獲取目的mac
printf("Mac Destination Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(p_mac_string+0),*(p_mac_string+1),*(p_mac_string+2),*(p_mac_string+3),*(p_mac_string+4),*(p_mac_string+5));
複製代碼
b）
int pcap_loop( pcap_t *p,
int cnt,
pcap_handler callback,
u_char *user );
功能：
循環捕獲網絡數據包，直到遇到錯誤或者滿足退出條件。每次捕獲一個數據包就會調用 callback 指定的回調函數，所以，可以在回調函數中進行數據包的處理操作。
參數：
p：pcap_open_live()返回的 pcap_t 類型的指針。
cnt：指定捕獲數據包的個數，一旦抓到了 cnt 個數據包，pcap_loop 立即返回。如果是 -1，就會永無休止的捕獲，直到出現錯誤。
callback：回調函數，名字任意，根據需要自行起名。
user：向回調函數中傳遞的參數。
callback 回調函數的定義：
void callback( u_char *userarg,
const struct pcap_pkthdr * pkthdr,
const u_char * packet )
userarg：pcap_loop() 的最後一個參數，當收到足夠數量的包後 pcap_loop 會調用callback 回調函數，同時將pcap_loop()的user參數傳遞給它
pkthdr：是收到數據包的 pcap_pkthdr 類型的指針，和 pcap_next() 第二個參數是一樣的。
packet ：收到的數據包數據
返回值：
成功返回0，失敗返回負數
實例如下：
<font color="#000000">
if( pcap_loop(pcap_handle, -1, ethernet_protocol_callback, NULL) < 0 )
{
perror("pcap_loop");
}
/*******************************回調函數************************************/
void ethernet_protocol_callback(unsigned char *argument,const struct pcap_pkthdr *packet_heaher,const unsigned char *packet_content)
{
unsigned char *mac_string; //
struct ether_header *ethernet_protocol;
unsigned short ethernet_type; //以太網類型
printf("----------------------------------------------------\n");
printf("%s\n", ctime((time_t *)&(packet_heaher->ts.tv_sec))); //轉換時間
ethernet_protocol = (struct ether_header *)packet_content;
mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_shost;//獲取源mac地址
printf("Mac Source Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(mac_string+0),*(mac_string+1),*(mac_string+2),*(mac_string+3),*(mac_string+4),*(mac_string+5));
mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_dhost;//獲取目的mac
printf("Mac Destination Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(mac_string+0),*(mac_string+1),*(mac_string+2),*(mac_string+3),*(mac_string+4),*(mac_string+5));
ethernet_type = ntohs(ethernet_protocol->ether_type);//獲得以太網的類型
printf("Ethernet type is :%04x\n",ethernet_type);
switch(ethernet_type)
{
case 0x0800:printf("The network layer is IP protocol\n");break;//ip
case 0x0806:printf("The network layer is ARP protocol\n");break;//arp
case 0x0835:printf("The network layer is RARP protocol\n");break;//rarp
default:break;
}
usleep(800*1000);
}
</font>
複製代碼
c）
int pcap_dispatch(pcap_t * p, int cnt, pcap_handler callback, u_char * user);
這個函數和 pcap_loop() 非常類似，只是在超過 to_ms 毫秒後就會返回( to_ms 是pcap_open_live() 的第4個參數 )
5、釋放網絡接口
void pcap_close(pcap_t *p);
功能：
關閉 pcap_open_live() 打開的網絡接口（即其返回值，pcap_t 類型指針），並釋放相關資源。注意，操作完網絡接口，應該釋放其資源。
參數：
p：需要關閉的網絡接口，pcap_open_live() 的返回值（pcap_t 類型指針）
返回值：
無
實例如下：
// 打開網絡接口
pcap_t * pcap_handle = pcap_open_live("eth0", 1024, 1, 0, error_content);
if(NULL == pcap_handle)
{
printf(error_content);
exit(-1);
}
//// ……
//// ……
pcap_close(pcap_handle); //釋放網絡接口
複製代碼
例子1（接收一個數據包）：
#include <stdio.h>
#include <pcap.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
struct ether_header
{
unsigned char ether_dhost[6]; //目的mac
unsigned char ether_shost[6]; //源mac
unsigned short ether_type; //以太網類型
};
#define BUFSIZE 1514
int main(int argc,char *argv[])
{
pcap_t * pcap_handle = NULL;
char error_content[100] = ""; // 出錯信息
const unsigned char *p_packet_content = NULL; // 保存接收到的數據包的起始地址
unsigned char *p_mac_string = NULL; // 保存mac的地址，臨時變量
unsigned short ethernet_type = 0; // 以太網類型
char *p_net_interface_name = NULL; // 接口名字
struct pcap_pkthdr protocol_header;
struct ether_header *ethernet_protocol;
//獲得接口名
p_net_interface_name = pcap_lookupdev(error_content);
if(NULL == p_net_interface_name)
{
perror("pcap_lookupdev");
exit(-1);
}
//打開網絡接口
pcap_handle = pcap_open_live(p_net_interface_name,BUFSIZE,1,0,error_content);
p_packet_content = pcap_next(pcap_handle,&protocol_header);
printf("------------------------------------------------------------------------\n");
printf("capture a Packet from p_net_interface_name :%s\n",p_net_interface_name);
printf("Capture Time is :%s",ctime((const time_t *)&protocol_header.ts.tv_sec));
printf("Packet Lenght is :%d\n",protocol_header.len);
/*
*分析以太網中的 源mac、目的mac
*/
ethernet_protocol = (struct ether_header *)p_packet_content;
p_mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_shost;//獲取源mac
printf("Mac Source Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(p_mac_string+0),*(p_mac_string+1),*(p_mac_string+2),*(p_mac_string+3),*(p_mac_string+4),*(p_mac_string+5));
p_mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_dhost;//獲取目的mac
printf("Mac Destination Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(p_mac_string+0),*(p_mac_string+1),*(p_mac_string+2),*(p_mac_string+3),*(p_mac_string+4),*(p_mac_string+5));
/*
*獲得以太網的數據包的地址，然後分析出上層網絡協議的類型
*/
ethernet_type = ntohs(ethernet_protocol->ether_type);
printf("Ethernet type is :%04x\t",ethernet_type);
switch(ethernet_type)
{
case 0x0800:printf("The network layer is IP protocol\n");break;//ip
case 0x0806:printf("The network layer is ARP protocol\n");break;//arp
case 0x0835:printf("The network layer is RARP protocol\n");break;//rarp
default:printf("The network layer unknow!\n");break;
}
pcap_close(pcap_handle);
return 0;
}
複製代碼
注意：gcc 編譯時需要加上 -lpcap，運行時需要使用超級權限
例子2（接收多個數據包）：
#include <stdio.h>
#include <pcap.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#define BUFSIZE 1514
struct ether_header
{
unsigned char ether_dhost[6]; //目的mac
unsigned char ether_shost[6]; //源mac
unsigned short ether_type; //以太網類型
};
/*******************************回調函數************************************/
void ethernet_protocol_callback(unsigned char *argument,const struct pcap_pkthdr *packet_heaher,const unsigned char *packet_content)
{
unsigned char *mac_string; //
struct ether_header *ethernet_protocol;
unsigned short ethernet_type; //以太網類型
printf("----------------------------------------------------\n");
printf("%s\n", ctime((time_t *)&(packet_heaher->ts.tv_sec))); //轉換時間
ethernet_protocol = (struct ether_header *)packet_content;
mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_shost;//獲取源mac地址
printf("Mac Source Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(mac_string+0),*(mac_string+1),*(mac_string+2),*(mac_string+3),*(mac_string+4),*(mac_string+5));
mac_string = (unsigned char *)ethernet_protocol->ether_dhost;//獲取目的mac
printf("Mac Destination Address is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",*(mac_string+0),*(mac_string+1),*(mac_string+2),*(mac_string+3),*(mac_string+4),*(mac_string+5));
ethernet_type = ntohs(ethernet_protocol->ether_type);//獲得以太網的類型
printf("Ethernet type is :%04x\n",ethernet_type);
switch(ethernet_type)
{
case 0x0800:printf("The network layer is IP protocol\n");break;//ip
case 0x0806:printf("The network layer is ARP protocol\n");break;//arp
case 0x0835:printf("The network layer is RARP protocol\n");break;//rarp
default:break;
}
usleep(800*1000);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
char error_content[100]; //出錯信息
pcap_t * pcap_handle;
unsigned char *mac_string;
unsigned short ethernet_type; //以太網類型
char *net_interface = NULL; //接口名字
struct pcap_pkthdr protocol_header;
struct ether_header *ethernet_protocol;
//獲取網絡接口
net_interface = pcap_lookupdev(error_content);
if(NULL == net_interface)
{
perror("pcap_lookupdev");
exit(-1);
}
pcap_handle = pcap_open_live(net_interface,BUFSIZE,1,0,error_content);//打開網絡接口
if(pcap_loop(pcap_handle,-1,ethernet_protocol_callback,NULL) < 0)
{
perror("pcap_loop");
}
pcap_close(pcap_handle);
return 0;
}
複製代碼
運行情況如下：
過濾數據包
我們抓到的數據包往往很多，如何過濾掉我們不感興趣的數據包呢?
幾乎所有的操作系統( BSD, AIX, Mac OS, Linux 等)都會在內核中提供過濾數據包的方法，主要都是基於 BSD Packet Filter( BPF ) 結構的。libpcap 利用 BPF 來過濾數據包。
1）設置過濾條件
BPF 使用一種類似於彙編語言的語法書寫過濾表達式，不過 libpcap 和 tcpdump 都把它封裝成更高級且更容易的語法了，具體可以通過 man tcpdump查看：
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 的數據包
dst port 80
只接收 tcp/udp 的目的端口是 80 的數據包
not tcp
只接收不使用 tcp 協議的數據包
tcp[13] == 0x02 and (dst port 22 or dst port 23)
只接收 SYN 標誌位置位且目標端口是 22 或 23 的數據包（ tcp 首部開始的第 13 個字節）
icmp[icmptype] == icmp-echoreply or icmp[icmptype] == icmp-echo
只接收 icmp 的 ping 請求和 ping 響應的數據包
ehter dst 00:e0:09:c1:0e:82
只接收以太網 mac 地址是 00:e0:09:c1:0e:82 的數據包
ip[8] == 5
只接收 ip 的 ttl=5 的數據包（ip首部開始的第8個字節）
2）編譯 BPF 過濾規則
int pcap_compile( pcap_t *p,
struct bpf_program *fp,
char *buf,
int optimize,
bpf_u_int32 mask );
功能：
編譯 BPF 過濾規則
參數：
p：pcap_open_live() 返回的 pcap_t 類型的指針
fp：存放編譯後的 bpf，應用過濾規則時需要用到這個指針
buf：過濾條件
optimize：是否需要優化過濾表達式
mask：指定本地網絡的網絡掩碼，不需要時可寫 0
返回值：
成功返回 0，失敗返回 -1
3）應用 BPF 過濾規則
int pcap_setfilter( pcap_t * p, struct bpf_program * fp );
功能：
應用 BPF 過濾規則，簡單理解爲讓過濾生效
參數：
p：pcap_open_live() 返回的 pcap_t 類型的指針
fp：pcap_compile() 的第二個參數
返回值：
成功返回 0，失敗返回 -1
這個編譯應用過程，有點類似於，我們寫一個 C 程序，先編譯，後運行的過程。
應用完過濾表達式之後我們便可以使用 pcap_loop() 或 pcap_next() 等抓包函數來抓包了。
下面的程序演示瞭如何過濾數據包，我們只接收目的端口是 80 的數據包：
#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);
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_live(devStr, 65535, 1, 0, errBuf);
if(!device)
{
printf("error: pcap_open_live(): %s\n", errBuf);
exit(1);
}
/* construct a filter */
struct bpf_program filter;
pcap_compile(device, &filter, "dst port 80", 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;
}
複製代碼 |
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