基于Linux C的socketEthereal程序和Package分析 (一个)



执行测试平台：CentOS 6.5发行版，内核版本号3.11

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（或其他）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帧包括源主机地址、IP报文、目标地址（IP地址、port号或映射的6字节MAC地址）和须要传送到目标主机的其他信息。

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？"由于是广播包，全部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地址和自己的相比較，假设不同样就不予理会，假设同样就发出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"。这个包里面就包含了他的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，以太网帧開始在数据链路层传播。Ethernet帧在链路层基于广播方式传播，即网段内的全部网卡都能观察该帧，但仅仅有一个网卡通过对照6字节MAC地址发现与自己相符。然后它就接收该帧。而其他网卡则放弃该帧。（其他网卡也能够接受该帧，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（或其他）应用程序使用。

假设我们须要原始的以太网帧，以便观察与目标主机进行通信的源主机信息，则能够通过建立基于PF_PACKET的socket应用程序实现。PF_PACKET协议簇同意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。

须要注意到是，仅仅有root权限用户才干使用PF_PACKET程序。

以下的代码就可以实现由应用程序直接获得以太网帧的需求。

#include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <linux/if_ether.h> #include <linux/in.h>#define BUFFER_MAX 2048int main(int argc, char *argv[]){int SOCKET_SRC;char buf[BUFFER_MAX];int n_rd;if( (SOCKET_SRC = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP))) < 0 ){fprintf(stderr, "create socket error.\n");exit(0);}while(1){n_rd = recvfrom(SOCKET_SRC, buf, BUFFER_MAX, 0, NULL, NULL);if (n_rd<46) {perror("recvfrom():");printf("Incomplete packet (errno is %d)\n", errno);close(SOCKET_SRC);exit(0);}/* An Ethernet frame was written to buf, frame analysis can be processed here *//* Termination control */}close(SOCKET_SRC);return 0; }

2. 数据包(以太网帧)分析

一个以太网帧（RFC894）的数据格式例如以下图所看到的。

以太网帧（RFC894)格式

程序通过运行一次

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，我们能够定义例如以下结构体。

typedef struct mac_frm_hdr {char dest_addr[6]; //destination MAC address shall be defined first.char src_addr[6];short type;}__attribute__((packed)) MAC_FRM_HDR;

定义该结构体时，须要注意下面几点。

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对应区域的长度同样。

c. 使用__attribute__((packed))取消编译器自己主动优化对齐结构体，也是为了保证属性长度和帧中对应区域的长度同样。

（2）为了提取IP报文头。依据IP报文头的格式。我们可定义例如以下结构体。

typedef struct ip_hdr{ //header of IPV4#ifdef __LITTLE_ENDIAN_BIFIELDu_char ip_len:4, ip_ver:4;#elseu_char ip_ver:4, ip_len:4;#endifu_char ip_tos;u_short ip_total_len;u_short ip_id;u_short ip_flags;u_char ip_ttl;u_char ip_protocol;u_short ip_chksum;u_int32 ip_src;u_int32 ip_dest; }__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例如以下声明。

typedef int int32; typedef unsigned int u_int32; typedef unsigned char u_char; typedef unsigned short u_short;

注意事项參考定义以太网帧结构体。

（3）为了提取UDP/TCP报文头，可依据UDP/TCP报文头格式。定义对应结构体，这里不作赘述。

以下是对以太网帧进行解析的详细代码。

MAC_FRM_HDR *mac_hdr; //define a Ethernet frame header IP_HDR *ip_hdr; //define a IP header char *tmp1, *tmp2; int AND_LOGIC = 0xFF;mac_hdr = buf; //buf is what we got from the socket program ip_hdr = buf + sizeof(MAC_FRM_HDR); //udp_hdr = buf + sizeof(MAC_FRM_HDR) + sizeof(IP_HDR); //if we want to analyses the UDP/TCPtmp1 = mac_hdr->src_addr; tmp2 = mac_hdr->dest_addr; /* print the MAC addresses of source and receiving host */ printf("MAC: %.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X==>" "%.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X:%.2X",tmp1[0]&AND_LOGIC, tmp1[1]&AND_LOGIC, tmp1[2]&AND_LOGIC,tmp1[3]&AND_LOGIC,tmp1[4]&AND_LOGIC, tmp1[5]&AND_LOGIC,tmp2[0]&AND_LOGIC, tmp2[1]&AND_LOGIC, tmp2[2]&AND_LOGIC,tmp2[3]&AND_LOGIC,tmp2[4]&AND_LOGIC, tmp2[5]&AND_LOGIC);tmp1 = (char*)&ip_hdr->ip_src; tmp2 = (char*)&ip_hdr->ip_dest; /* print the IP addresses of source and receiving host */ printf("IP: %d.%d.%d.%d => %d.%d.%d.%d",tmp1[0]&AND_LOGIC, tmp1[1]&AND_LOGIC, tmp1[2]&AND_LOGIC,tmp1[3]&AND_LOGIC,tmp2[0]&AND_LOGIC, tmp2[1]&AND_LOGIC, tmp2[2]&AND_LOGIC,tmp2[3]&AND_LOGIC); /* print the IP protocol which was used by the socket communication */ switch(ip_hdr->ip_protocol) {case IPPROTO_ICMP: LOGI("ICMP"); break;case IPPROTO_IGMP: LOGI("IGMP"); break;case IPPROTO_IPIP: LOGI("IPIP"); break;case IPPROTO_TCP:case IPPROTO_UDP:LOGI("Protocol: %s", ip_hdr->ip_protocol == IPPROTO_TCP ? "TCP" : "UDP");LOGI("Source port: %u, destination port: %u", udp_hdr->s_port, udp_hdr->d_port);break;case IPPROTO_RAW: LOGI("RAW"); break;default: printf("Unknown, please query in inclued/linux/in.h\n"); break; }

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总结

以上是生活随笔为你收集整理的基于Linux C的socketEthereal程序和Package分析 (一个)的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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