LibPcap安装与使用简介

1.Libpcap简介

Libpcap是Packet Capture Libray的英文缩写，即数据包捕获函数库。该库提供的C函数接口用于捕捉经过指定网络接口的数据包，该接口应该是被设为混杂模式。这个在原始套接子中有提到。

Libpcap提供了用户级别的网络数据包捕获接口，并充分考虑到应用程序的可移植性。Libpcap可以在绝大多数Linux平台上运行。在Windows平台上，也有一款与其功能类似的开发库：Wincap。

它的工作在上层应用程序与网络接口之间。

主要功能：

Ø数据包捕获：捕获流经网卡的原始数据包

Ø自定义数据包发送：构造任何格式的原始数据包

Ø流量采集与统计：采集网络中的流量信息

Ø规则过滤：提供自带规则过滤功能，按需要选择过滤规则

它的应用范围非常广泛，典型应用包括玩罗协议分析器，网络流量发生器，网络入侵检测系统，网络扫描器和其他安全工具。

2.Libpcap的安装

      cd ****

        tar –zxvf ****

./configure

make

make install

注意运行时候，是需要root权限的

3.Libpcap的工作原理

        作为捕捉网络数据包的库，它是一个独立于系统的用户级的API接口，为底层网络检测提供了一个可移植的框架。

一个包的捕捉分为三个主要部分，包括面向底层包捕获、面向中间层的数据包过滤和面向应用层的用户接口。这与Linux操作系统对数据包的处理流程是相同的（网卡->网卡驱动->数据链路层->IP层->传输层->应用程序）。包捕获机制是在数据链路层增加一个旁路处理（并不干扰系统自身的网络协议栈的处理），对发送和接收的数据包通过Linux内核做过滤和缓冲处理，最后直接传递给上层应用程序。

图1 数据包处理流程图

下面介绍Libpcap的抓包流程：

Ø查找网络设备：目的是发现可用的网卡，实现的函数为pcap_lookupdev()，如果当前有多个网卡，函数就会返回一个网络设备名的指针列表。

Ø打开网络设备：利用上一步中的返回值，可以决定使用哪个网卡，通过函数pcap_open_live()打开网卡，返回用于捕捉网络数据包的秒数字。

Ø获得网络参数：这里是利用函数pcap_lookupnet()，可以获得指定网络设备的IP地址和子网掩码。

Ø编译过滤策略：Lipcap的主要功能就是提供数据包的过滤，函数pcap_compile()来实现。

Ø设置过滤器：在上一步的基础上利用pcap_setfilter()函数来设置。

Ø利用回调函数，捕获数据包：函数pcap_loop()和pcap_dispatch()来抓去数据包，也可以利用函数pcap_next()和pcap_next_ex()来完成同样的工作。

Ø关闭网络设备：pcap_close()函数关系设备，释放资源。

图2 正常pcap程序流程

4．函数具体功能介绍和分析

Ø获取网络接口

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

int pcap_lookupnet(const char * device, bpf_u_int32 * netp, bpf_u_int32 * maskp, char * errbuf)

//可以获取指定设备的ip地址，子网掩码等信息

//netp：传出参数，指定网络接口的ip地址

//maskp：传出参数，指定网络接口的子网掩码

//pcap_lookupnet()失败返回-1

//net,mask的转换方式，inet_ntoa可以把他转换成10机制字符串 头文件 arpa/inet.h

addr.s_addr=netp;

net=inet_ntoa(addr);

addr.s_addr=maskp;

mask=inet_ntoa(addr);

Ø释放网络接口

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。

Ø打开网络接口

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。

Ø获取数据包

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) */

};

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

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)

Ø分析数据包

根据不同的网络协议，来设计不同的数据包分析方法，具体参考相关协议的说明。

Ø过滤数据包

            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
　　                    b) 编译这个表达式
　　                    c) 应用这个过滤器

a)Lipcap已经把BPF语言封装成为了更高级更容易的语法了。

                    举例：

     src host 127.0.0.1     //选择只接受某个IP地址的数据包

dst port 8000     //选择只接受TCP/UDP的目的端口是80的数据包

not tcp          //不接受TCP数据包

tcp[13]==0x02 and (dst port ** or dst port **)    

//只接受SYN标志位置（TCP首部开始的第13个字节）且目标端口号是22或23的数据包

icmp[icmptype]==icmp-echoreply or icmp[icmptype]==icmp-echo

//只接受icmp的ping请求和ping响应的数据包

ehter dst 00:00:00:00:00:00     //只接受以太网MAC地址为00：00：00：00：00：00的数据包

ip[8]==5          //只接受ip的ttl=5的数据包（ip首位第八的字节为ttl）

b)构造完过滤表达式后，就可以使用pcap_compile()函数来编译。

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)最后通过函数pcap_setfilter()来设置这个规则

int pcap_setfilter(pcap_t * p,  struct bpf_program * fp)

//参数fp就是pcap_compile()的第二个参数，存放编译后的bpf

举例：

可以在抓包前，也就是pcap_next()或pcap_loop之前，加入下面的代码：

//design filter 

struct bpf_program filter; 

pcap_compile(device, &filter, "dst port 80", 1, 0);  //只接受80端口的TCP/UDP数据包

pcap_setfilter(device, &filter);

5.基于Libpcap实现一个网络数据包嗅探器

基本功能就是来捕获所有流经本网卡的数据包。

　　实现流程：

Ø查找网络设备

Ø打开网络设备

Ø查找设备信息

Ø输入过滤规则

Ø编译输入规则

Ø设置输入规则

Ø开始捕获数据包

Ø调用数据包分析模块

Ø输出MAC，IP，协议以及数据帧

Ø结束 

 

具体实现代码如下：

#include <stdio.h>

#include <pcap.h>

#include <time.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

 

//链路层数据包格式

typedef struct {

    u_char DestMac[6];

    u_char SrcMac[6];

    u_char Etype[2];

}ETHHEADER;

//IP层数据包格式

typedef struct {

    int header_len:4;

    int version:4;

    u_char tos:8;

    int total_len:16;

    int ident:16;

    int flags:16;

    u_char ttl:8;

    u_char proto:8;

    int checksum:16;

    u_char sourceIP[4];

    u_char destIP[4];

}IPHEADER;

//协议映射表

char *Proto[]={

    "Reserved","ICMP","IGMP","GGP","IP","ST","TCP"

};

//回调函数

void pcap_handle(u_char* user,const struct pcap_pkthdr* header,const u_char* pkt_data)

{

    ETHHEADER *eth_header=(ETHHEADER*)pkt_data;

    printf("---------------Begin Analysis-----------------\n");

    printf("----------------------------------------------\n");

    printf("Packet length: %d \n",header->len);

    //解析数据包IP头部

    if(header->len>=14){

        IPHEADER *ip_header=(IPHEADER*)(pkt_data+14);

        //解析协议类型

        char strType[100];

        if(ip_header->proto>7)

            strcpy(strType,"IP/UNKNWN");

        else

            strcpy(strType,Proto[ip_header->proto]);

        printf("Source MAC : %02X-%02X-%02X-%02X-%02X-%02X==>",eth_header->SrcMac[0],eth_header->SrcMac[1],eth_header->SrcMac[2],eth_header->SrcMac[3],eth_header->SrcMac[4],eth_header->SrcMac[5]);

        printf("Dest   MAC : %02X-%02X-%02X-%02X-%02X-%02X\n",eth_header->DestMac[0],eth_header->DestMac[1],eth_header->DestMac[2],eth_header->DestMac[3],eth_header->DestMac[4],eth_header->DestMac[5]);

        printf("Source IP : %d.%d.%d.%d==>",ip_header->sourceIP[0],ip_header->sourceIP[1],ip_header->sourceIP[2],ip_header->sourceIP[3]);

        printf("Dest   IP : %d.%d.%d.%d\n",ip_header->destIP[0],ip_header->destIP[1],ip_header->destIP[2],ip_header->destIP[3]);

        printf("Protocol : %s\n",strType);

        //显示数据帧内容

        int i; 

        for(i=0; i<(int)header->len; ++i)  { 

            printf(" %02x", pkt_data[i]); 

            if( (i + 1) % 16 == 0 )  

                printf("\n"); 

        } 

        printf("\n\n");

    }

}

 

int main(int argc, char **argv)

{

    char *device="eth0";

    char errbuf[1024];

    pcap_t *phandle;

   

    bpf_u_int32 ipaddress,ipmask;

    struct bpf_program fcode;

    int datalink;

   

    if((device=pcap_lookupdev(errbuf))==NULL){

        perror(errbuf);

        return 1;

    }

    else

        printf("device: %s\n",device);

   

    phandle=pcap_open_live(device,200,0,500,errbuf);

    if(phandle==NULL){

        perror(errbuf);

        return 1;

    }

   

    if(pcap_lookupnet(device,&ipaddress,&ipmask,errbuf)==-1){

        perror(errbuf);

        return 1;

    }

    else{

        char ip[INET_ADDRSTRLEN],mask[INET_ADDRSTRLEN];

        if(inet_ntop(AF_INET,&ipaddress,ip,sizeof(ip))==NULL)

            perror("inet_ntop error");

        else if(inet_ntop(AF_INET,&ipmask,mask,sizeof(mask))==NULL)

            perror("inet_ntop error");

        printf("IP address: %s, Network Mask: %s\n",ip,mask);

    }

   

    int flag=1;

    while(flag){

        //input the design filter

        printf("Input packet Filter: ");

        char filterString[1024];

        scanf("%s",filterString);

       

        if(pcap_compile(phandle,&fcode,filterString,0,ipmask)==-1)

            fprintf(stderr,"pcap_compile: %s,please input again....\n",pcap_geterr(phandle));

        else

            flag=0;

    }

   

    if(pcap_setfilter(phandle,&fcode)==-1){

        fprintf(stderr,"pcap_setfilter: %s\n",pcap_geterr(phandle));

        return 1;

    }

   

    if((datalink=pcap_datalink(phandle))==-1){

        fprintf(stderr,"pcap_datalink: %s\n",pcap_geterr(phandle));

        return 1;

    }

   

    printf("datalink= %d\n",datalink);

    pcap_loop(phandle,-1,pcap_handle,NULL);

    return 0;

}