网络抓包工具
2012-07-10 22:06 Rollen Holt 阅读(3389) 评论(0) 编辑 收藏 举报http://blog.csdn.net/wangxg_7520/article/details/2795229
看了太多的“自己动手”,这次咱也“自己动手”一下,写个简单的网络抓包工具吧。要写出像tcpdump和wireshark(ethereal)这样的大牛程序来,咱也没那能耐,呵呵。所以这个工具只能抓取本地IP数据报,同时它还使用了BPF,目的是了解如何进行简单有效的网络抓包。
当打开一个标准SOCKET套接口时,我们比较熟悉的协议往往是用AF_INET来建立基于TCP(SOCK_STREAM)或UDP(SOCK_DGRAM)的链接。但是这些只用于IP层以上,要想从更底层抓包,我们需要使用AF_PACKET来建立套接字,它支持SOCK_RAW和SOCK_DGRAM,它们都能从底层抓包,不同的是后者得到的数据不包括以太网帧头(最开始的14个字节)。好了,现在我们就知道该怎样建立SOCKET套接口了:
- sock = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP));
最后一个参数 ETH_P_IP 指出,我们只对IP包感兴趣,而不是ARP,RARP等。之后就可以用recvfrom从套接口读取数据了。
现在我们可以抓到发往本地的所有IP数据报了,那么有没有办法抓到那些“流经”本地的数据呢?呵呵,当然可以了,这种技术叫网络嗅探(sniff),它很能威胁网络安全,也非常有用,尤其是当你对网内其他用户的隐私感兴趣时:( 由于以太网数据包是对整个网段广播的,所以网内所有用户都能收到其他用户发出的数据,只是默认的,网卡只接收目的地址是自己或广播地址的数据,而把不是发往自己的数据包丢弃。但是多数网卡驱动会提供一种混杂模式(promiscous mode),工作在这种模式下的网卡会接收网络内的所有数据,不管它是发给谁的。下面的方法可以把网卡设成混杂模式:
// set NIC to promiscous mode, so we can recieve all packets of the network strncpy(ethreq.ifr_name, "eth0", IFNAMSIZ); ioctl(sock, SIOCGIFFLAGS, ðreq); ethreq.ifr_flags |= IFF_PROMISC; ioctl(sock, SIOCSIFFLAGS, ðreq);
通过ifconfig可以很容易的查看当前网卡是否工作在混杂模式(PROMISC)。但是请注意,程序退出后,网卡的工作模式不会改变,所以别忘了关闭网卡的混杂模式:
// turn off promiscous mode ethreq.ifr_flags &= ~IFF_PROMISC; ioctl(sock, SIOCSIFFLAGS, ðreq);
现在我们可以抓到本网段的所有IP数据包了,但是问题也来了:那么多的数据,怎么处理?CPU可能会被严重占用,而且绝大多数的数据我们可能根本就不敢兴趣!那怎么办呢?用if语句?可能要n多个,而且丝毫不会降低内核的繁忙程度。最好的办法就是告诉内核,把不感兴趣的数据过滤掉,不要往应用层送。BPF就为此而生。
BPF(Berkeley Packet Filter)是一种类是汇编的伪代码语言,它也有命令代码和操作数。例如,如果我们只对用户192.168.1.4的数据感兴趣,可以用tcpdump的-d选项生成BPF代码如下:
$tcpdump -d host 192.168.1.4 (000) ldh [12] (001) jeq #0x800 jt 2 jf 6 (002) ld [26] (003) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 4 (004) ld [30] (005) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 13 (006) jeq #0x806 jt 8 jf 7 (007) jeq #0x8035 jt 8 jf 13 (008) ld [28] (009) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 10 (010) ld [38] (011) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 13 (012) ret #96 (013) ret #0
其中第一列代表行号,第二列是命令代码,后面是操作数。下面我们采用汇编注释的方式简单的解释一下:
(000) ldh [12] ;load h?? (2 bytes) from ABS offset 12 (the TYPE of ethernet header)
(001) jeq #0x800 jt 2 jf 6 ;compare and jump, jump to line 2 if true; else jump to line 6
(002) ld [26] ;load word (4 bytes) from ABS offset 26 (src IP address of IP header)
(003) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 4 ;compare and jump, jump to line 12 if true, else jump to line 4
(004) ld [30] ; load word (4 bytes) from ABS offset 30 (dst IP address of IP header)
(005) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 13 ;see line 3
(006) jeq #0x806 jt 8 jf 7 ;compare with ARP, see line 1
(007) jeq #0x8035 jt 8 jf 13 ;compare with RARP, see line 1
(008) ld [28] ;src IP address for other protocols
(009) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 10
(010) ld [38] ;dst IP address for other protocols
(011) jeq #0xc0a80104 jt 12 jf 13
(012) ret #96 ;return 96 bytes to user application
(013) ret #0 ;drop the packet
但是这样的伪代码我们是无法在应用程序里使用的,所以tcpdum提供了一个-dd选项来输出一段等效的C代码:
- $tcpdump -dd host 192.168.1.4
- { 0x28, 0, 0, 0x0000000c },
- { 0x15, 0, 4, 0x00000800 },
- { 0x20, 0, 0, 0x0000001a },
- { 0x15, 8, 0, 0xc0a80104 },
- { 0x20, 0, 0, 0x0000001e },
- { 0x15, 6, 7, 0xc0a80104 },
- { 0x15, 1, 0, 0x00000806 },
- { 0x15, 0, 5, 0x00008035 },
- { 0x20, 0, 0, 0x0000001c },
- { 0x15, 2, 0, 0xc0a80104 },
- { 0x20, 0, 0, 0x00000026 },
- { 0x15, 0, 1, 0xc0a80104 },
- { 0x6, 0, 0, 0x00000060 },
- { 0x6, 0, 0, 0x00000000 },
该代码对应的数据结构是struct sock_filter,该结构在linux/filter.h中定义如下:
struct sock_filter // Filter block { __u16 code; // Actual filter code __u8 jt; // Jump true __u8 jf; // Jump false __u32 k; // Generic multiuse field };
code对应命令代码;jt是jump if true后面的操作数,注意这里用的是相对行偏移,如2就表示向前跳转2行,而不像伪代码中使用绝对行号;jf为jump if false后面的操作数;k对应伪代码中第3列的操作数。
了解了BPF伪代码和结构,我们就可以自己定制更加简单有效的BPF filter了,如上例中的6-11行不是针对IP协议的,而我们的套接字已经指定只读取IP数据了,所以就可以把他们删除,不过要注意,行偏移也要做相应的修改。
另外,tcpdump默认只返回96字节的数据,但对大部分应用来说,96字节是远远不够的,所以tcpdump提供了-s选项用于指定返回的数据长度。
OK,下面我们就来看看怎样把过滤器安装到套接口上吧:
$tcpdump ip -d -s 2048 host 192.168.1.2 (000) ldh [12] (001) jeq #0x800 jt 2 jf 7 (002) ld [26] (003) jeq #0xc0a80102 jt 6 jf 4 (004) ld [30] (005) jeq #0xc0a80102 jt 6 jf 7 (006) ret #2048 (007) ret #0 struct sock_filter bpf_code[] = { { 0x28, 0, 0, 0x0000000c }, { 0x15, 0, 5, 0x00000800 }, { 0x20, 0, 0, 0x0000001a }, { 0x15, 2, 0, 0xc0a80102 }, { 0x20, 0, 0, 0x0000001e }, { 0x15, 0, 1, 0xc0a80102 }, { 0x6, 0, 0, 0x00000800 }, { 0x6, 0, 0, 0x00000000 } }; struct sock_fprog filter; filter.len = sizeof(bpf_code)/sizeof(bpf_code[0]); filter.filter = bpf_code; setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_ATTACH_FILTER, &filter, sizeof(filter));
最后加上信号处理器,以便能在程序退出前恢复网卡的工作模式。到现在我们已经可以看到一个小聚规模抓包小工具了,呵呵,麻雀虽小,但也五脏俱全啊!下面给出完整的代码。
#include <sys/types.h> #include <sys/time.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/socket.h> #include <linux/types.h> #include <netinet/in.h> #include <netinet/udp.h> #include <netinet/ip.h> #include <netpacket/packet.h> #include <net/ethernet.h> #include <arpa/inet.h> #include <string.h> #include <signal.h> #include <net/if.h> #include <stdio.h> #include <sys/uio.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <linux/filter.h> #include <stdlib.h> #define ETH_HDR_LEN 14 #define IP_HDR_LEN 20 #define UDP_HDR_LEN 8 #define TCP_HDR_LEN 20 static int sock; void sig_handler(int sig) { struct ifreq ethreq; if(sig == SIGTERM) printf("SIGTERM recieved, exiting.../n"); else if(sig == SIGINT) printf("SIGINT recieved, exiting.../n"); else if(sig == SIGQUIT) printf("SIGQUIT recieved, exiting.../n"); // turn off the PROMISCOUS mode strncpy(ethreq.ifr_name, "eth0", IFNAMSIZ); if(ioctl(sock, SIOCGIFFLAGS, ðreq) != -1) { ethreq.ifr_flags &= ~IFF_PROMISC; ioctl(sock, SIOCSIFFLAGS, ðreq); } close(sock); exit(0); } int main(int argc, char ** argv) { int n; char buf[2048]; unsigned char *ethhead; unsigned char *iphead; struct ifreq ethreq; struct sigaction sighandle; #if 0 $tcpdump ip -s 2048 -d host 192.168.1.2 (000) ldh [12] (001) jeq #0x800 jt 2 jf 7 (002) ld [26] (003) jeq #0xc0a80102 jt 6 jf 4 (004) ld [30] (005) jeq #0xc0a80102 jt 6 jf 7 (006) ret #2048 (007) ret #0 #endif struct sock_filter bpf_code[] = { { 0x28, 0, 0, 0x0000000c }, { 0x15, 0, 5, 0x00000800 }, { 0x20, 0, 0, 0x0000001a }, { 0x15, 2, 0, 0xc0a80102 }, { 0x20, 0, 0, 0x0000001e }, { 0x15, 0, 1, 0xc0a80102 }, { 0x6, 0, 0, 0x00000800 }, { 0x6, 0, 0, 0x00000000 } }; struct sock_fprog filter; filter.len = sizeof(bpf_code)/sizeof(bpf_code[0]); filter.filter = bpf_code; sighandle.sa_flags = 0; sighandle.sa_handler = sig_handler; sigemptyset(&sighandle.sa_mask); //sigaddset(&sighandle.sa_mask, SIGTERM); //sigaddset(&sighandle.sa_mask, SIGINT); //sigaddset(&sighandle.sa_mask, SIGQUIT); sigaction(SIGTERM, &sighandle, NULL); sigaction(SIGINT, &sighandle, NULL); sigaction(SIGQUIT, &sighandle, NULL); // AF_PACKET allows application to read pecket from and write packet to network device // SOCK_DGRAM the packet exclude ethernet header // SOCK_RAW raw data from the device including ethernet header // ETH_P_IP all IP packets if((sock = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP))) == -1) { perror("socket"); exit(1); } // set NIC to promiscous mode, so we can recieve all packets of the network strncpy(ethreq.ifr_name, "eth0", IFNAMSIZ); if(ioctl(sock, SIOCGIFFLAGS, ðreq) == -1) { perror("ioctl"); close(sock); exit(1); } ethreq.ifr_flags |= IFF_PROMISC; if(ioctl(sock, SIOCSIFFLAGS, ðreq) == -1) { perror("ioctl"); close(sock); exit(1); } // attach the bpf filter if(setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_ATTACH_FILTER, &filter, sizeof(filter)) == -1) { perror("setsockopt"); close(sock); exit(1); } while(1) { n = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL); if(n < (ETH_HDR_LEN+IP_HDR_LEN+UDP_HDR_LEN)) { printf("invalid packet/n"); continue; } printf("%d bytes recieved/n", n); ethhead = buf; printf("Ethernet: MAC[%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X]", ethhead[0], ethhead[1], ethhead[2], ethhead[3], ethhead[4], ethhead[5]); printf("->[%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X]", ethhead[6], ethhead[7], ethhead[8], ethhead[9], ethhead[10], ethhead[11]); printf(" type[%04x]/n", (ntohs(ethhead[12]|ethhead[13]<<8))); iphead = ethhead + ETH_HDR_LEN; // header length as 32-bit printf("IP: Version: %d HeaderLen: %d[%d]", (*iphead>>4), (*iphead & 0x0f), (*iphead & 0x0f)*4); printf(" TotalLen %d", (iphead[2]<<8|iphead[3])); printf(" IP [%d.%d.%d.%d]", iphead[12], iphead[13], iphead[14], iphead[15]); printf("->[%d.%d.%d.%d]", iphead[16], iphead[17], iphead[18], iphead[19]); printf(" %d", iphead[9]); if(iphead[9] == IPPROTO_TCP) printf("[TCP]"); else if(iphead[9] == IPPROTO_UDP) printf("[UDP]"); else if(iphead[9] == IPPROTO_ICMP) printf("[ICMP]"); else if(iphead[9] == IPPROTO_IGMP) printf("[IGMP]"); else if(iphead[9] == IPPROTO_IGMP) printf("[IGMP]"); else printf("[OTHERS]"); printf(" PORT [%d]->[%d]/n", (iphead[20]<<8|iphead[21]), (iphead[22]<<8|iphead[23])); } close(sock); exit(0); }
参考资料:
[1] Linux下Sniffer程序的实现
[2] 使用socket BPF
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我喜欢程序员,他们单纯、固执、容易体会到成就感;面对压力,能够挑灯夜战不眠不休;面对困难,能够迎难而上挑战自我。他
们也会感到困惑与傍徨,但每个程序员的心中都有一个比尔盖茨或是乔布斯的梦想“用智慧开创属于自己的事业”。我想说的是,其
实我是一个程序员
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