（转载）基于Linux C的socket抓包程序和Package分析

转载自 https://blog.csdn.net/kleguan/article/details/27538031

1. Linux抓包源程序

在OSI七层模型中，网卡工作在物理层和数据链路层的MAC子层。

进行网络通信时，源主机通过socket（或其它）应用程序产生IP报文，经过各个OSI层层封装，数据包以Ethernet帧的形式进入物理层。Ethernet帧包含源主机地址、IP报文、目标地址（IP地址、端口号或映射的6字节MAC地址）和需要传送到目标主机的其它信息。

 

目标的MAC地址是哪里来的呢？这牵扯到一个ARP协议（介乎于网络层和数据链路层的一个协议）。第一次传送某个目的IP地址的数据的时候，先会发出一个ARP包，其MAC的目标地址是广播地址，里面说到："谁是xxx.xxx.xxx.xxx这个IP地址的主人？"因为是广播包，所有这个局域网的主机都收到了这个ARP请求。收到请求的主机将这个IP地址和自己的相比较，如果不相同就不予理会，如果相同就发出ARP响应包。这个IP地址的主机收到这个ARP请求包后回复的ARP响应里说到："我是这个IP地址的主人"。这个包里面就包括了他的MAC地址。以后的给这个IP地址的帧的目标MAC地址就被确定了。

 

就这样，以太网帧开始在数据链路层传播。Ethernet帧在链路层基于广播方式传播，即网段内的所有网卡都能观察该帧，但只有一个网卡通过对比6字节MAC地址发现与自己相符，然后它就接收该帧。而其它网卡则放弃该帧。（其它网卡也可以接受该帧，即实际的网络Sniffer，可进行信息窃取等操作）

网卡得到Ethernet帧后，通过网络驱动程序和上层协议对其进行还原操作，即层层剥离报文头后将数据交由目标主机的socket（或其它）应用程序使用。

如果我们需要原始的以太网帧，以便观察与目标主机进行通信的源主机信息，则可以通过建立基于PF_PACKET的socket应用程序实现。PF_PACKET协议簇允许应用程序直接获得网络驱动程序得到的数据帧信息。PF_PACKET支持SOCK_DGRAM和SOCK_RAW两种socket类型，前者利用操作系统处理报文头，而后者则将以太网帧直接交由应用程序处理。需要注意到是，只有root权限用户才能使用PF_PACKET程序。

下面的代码即可实现由应用程序直接获得以太网帧的需求。

 

[cpp] view plain copy
 
  1. #include <unistd.h>  
  2. #include <sys/socket.h>  
  3. #include <sys/types.h>  
  4. #include <linux/if_ether.h>  
  5. #include <linux/in.h>  
  6.   
  7. #define BUFFER_MAX 2048  
  8.    
  9. int main(int argc, char *argv[]){  
  10.      int  SOCKET_SRC;  
  11.      char buf[BUFFER_MAX];  
  12.      int n_rd;  
  13.   
  14.      if( (SOCKET_SRC = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP))) < 0 ){  
  15.          fprintf(stderr, "create socket error.\n");  
  16.          exit(0);  
  17.      }  
  18.      while(1){  
  19.          n_rd = recvfrom(SOCKET_SRC, buf, BUFFER_MAX, 0, NULL, NULL);  
  20.          if (n_rd<46) {  
  21.              perror("recvfrom():");  
  22.             printf("Incomplete packet (errno is %d)\n",  errno);  
  23.             close(SOCKET_SRC);  
  24.             exit(0);  
  25.          }  
  26.          /* An Ethernet frame was written to buf, frame analysis can be processed here */  
  27.          /* Termination control */  
  28.      }  
  29.      close(SOCKET_SRC);  
  30.      return 0;  
  31. }  

 

 

 

 

 

2. 数据包(以太网帧)分析

一个以太网帧（RFC894）的数据格式如下图所示。

以太网帧（RFC894)格式

 

程序通过执行一次

 

[cpp] view plain copy
 
  1. n_rd = recvfrom(SOCKET_SRC, buf, BUFFER_MAX, 0, NULL, NULL);  

 

 

 

 

就将上面一条以太网帧写入buf中。

 

（1） 为了从buf中提取以太网报文头，我们可以定义如下结构体。

 

[cpp] view plain copy
 
  1. typedef struct mac_frm_hdr {  
  2.      char dest_addr[6]; //destination MAC address shall be defined first.  
  3.      char src_addr[6];  
  4.      short type;  
  5.  }__attribute__((packed)) MAC_FRM_HDR;  


 

 

 

定义该结构体时，需要注意以下几点。

a.各属性需按帧格式的出现顺序定义。

b.数据类型长度必须和帧中相应区域的长度相同。

c. 使用__attribute__((packed))取消编译器自动优化对齐结构体，也是为了保证属性长度和帧中相应区域的长度相同。

（2）为了提取IP报文头，根据IP报文头的格式，我们可定义如下结构体。

 

[cpp] view plain copy
 
  1. typedef struct ip_hdr{  //header of IPV4  
  2.     #ifdef __LITTLE_ENDIAN_BIFIELD  
  3.         u_char ip_len:4, ip_ver:4;  
  4.     #else  
  5.         u_char ip_ver:4, ip_len:4;  
  6.     #endif  
  7.   
  8.     u_char  ip_tos;  
  9.     u_short ip_total_len;  
  10.     u_short ip_id;  
  11.     u_short ip_flags;  
  12.     u_char  ip_ttl;  
  13.     u_char  ip_protocol;  
  14.     u_short ip_chksum;  
  15.     u_int32 ip_src;  
  16.     u_int32 ip_dest;  
  17. }__attribute__((packed)) IP_HDR;  


 

 

 

为保证各属性长度与IP报文头中一致，我们应该在定义该结构体前作如下声明。

 

[cpp] view plain copy
 
  1. typedef int int32;  
  2. typedef unsigned int u_int32;  
  3. typedef unsigned char u_char;  
  4. typedef unsigned short u_short;  


 

 

 

注意事项参考定义以太网帧结构体。

（3）为了提取UDP/TCP报文头，可根据UDP/TCP报文头格式，定义相应结构体，这里不作赘述。

 

下面是对以太网帧进行解析的具体代码。

 

 

[cpp] view plain copy
 
  1. MAC_FRM_HDR *mac_hdr; //define a Ethernet frame header  
  2. IP_HDR *ip_hdr;       //define a IP header  
  3. char *tmp1, *tmp2;  
  4. int AND_LOGIC = 0xFF;  
  5.   
  6. mac_hdr = buf;  //buf is what we got from the socket program  
  7. ip_hdr = buf + sizeof(MAC_FRM_HDR);  
  8. //udp_hdr = buf + sizeof(MAC_FRM_HDR) + sizeof(IP_HDR); //if we want to analyses the UDP/TCP  
  9.   
  10. tmp1 = mac_hdr->src_addr;  
  11. tmp2 = mac_hdr->dest_addr;  
  12. /* print the MAC addresses of source and receiving host */  
  13. printf("MAC: %.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X==>" "%.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X",  
  14.             tmp1[0]&AND_LOGIC, tmp1[1]&AND_LOGIC, tmp1[2]&AND_LOGIC,tmp1[3]&AND_LOGIC,  
  15.             tmp1[4]&AND_LOGIC, tmp1[5]&AND_LOGIC,  
  16.             tmp2[0]&AND_LOGIC, tmp2[1]&AND_LOGIC, tmp2[2]&AND_LOGIC,tmp2[3]&AND_LOGIC,  
  17.             tmp2[4]&AND_LOGIC, tmp2[5]&AND_LOGIC);  
  18.   
  19. tmp1 = (char*)&ip_hdr->ip_src;  
  20. tmp2 = (char*)&ip_hdr->ip_dest;  
  21. /* print the IP addresses of source and receiving host */  
  22. printf("IP: %d.%d.%d.%d => %d.%d.%d.%d",  
  23.              tmp1[0]&AND_LOGIC, tmp1[1]&AND_LOGIC, tmp1[2]&AND_LOGIC,tmp1[3]&AND_LOGIC,  
  24.              tmp2[0]&AND_LOGIC, tmp2[1]&AND_LOGIC, tmp2[2]&AND_LOGIC,tmp2[3]&AND_LOGIC);  
  25. /* print the IP protocol which was used by the socket communication */  
  26. switch(ip_hdr->ip_protocol) {  
  27.          case IPPROTO_ICMP: LOGI("ICMP"); break;  
  28.          case IPPROTO_IGMP: LOGI("IGMP"); break;  
  29.          case IPPROTO_IPIP: LOGI("IPIP"); break;  
  30.          case IPPROTO_TCP:  
  31.      case IPPROTO_UDP:  
  32.                             LOGI("Protocol: %s", ip_hdr->ip_protocol == IPPROTO_TCP ? "TCP" : "UDP");  
  33.                             LOGI("Source port: %u, destination port: %u", udp_hdr->s_port, udp_hdr->d_port);  
  34.                             break;  
  35.          case IPPROTO_RAW: LOGI("RAW"); break;  
  36.          default: printf("Unknown, please query in inclued/linux/in.h\n"); break;  
  37. }  


 

 

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posted @ 2018-04-14 13:03  gremount  阅读(2997)  评论(0)  编辑  收藏  举报