处理脱机堆文件

在本讲中,我们将学习如何处理捕获到文件中的数据包。 WinPcap提供了很多函数来将网络数据流保存到文件并读取它们 -- 本讲将教你如何使用这些函数。我们还将看到如何使用WinPcap内核堆特性来获取一个高性能的堆。(请注意:此时,由于一些有关新内核缓冲的问题,这些特性将无法使用)

堆文件的格式是libpcap的一种。这种格式中,包含了被捕捉到的包的二进制数据,并且,这种格式是许多网络工具所使用的一种标准,这些工具包括WinDump,Etheral和Snort。

保存数据包到堆文件

首先,让我们看一下如何将一个数据包写成libpcap的格式。

接下来的例子讲从一个选定的接口捕获数据包,并且将它们保存到用户指定的文件中。

#include "pcap.h"

/* 回调函数原型 */
void packet_handler(u_char *param, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data);

main(int argc, char **argv)
{
pcap_if_t *alldevs;
pcap_if_t *d;
int inum;
int i=0;
pcap_t *adhandle;
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
pcap_dumper_t *dumpfile;


    
    /* 检查程序输入参数 */
    if(argc != 2)
    {
        printf("usage: %s filename", argv[0]);
        return -1;
    }
    
    /* 获取本机设备列表 */
    if (pcap_findalldevs_ex(PCAP_SRC_IF_STRING, NULL, &alldevs, errbuf) == -1)
    {
        fprintf(stderr,"Error in pcap_findalldevs: %s\n", errbuf);
        exit(1);
    }
    
    /* 打印列表 */
    for(d=alldevs; d; d=d->next)
    {
        printf("%d. %s", ++i, d->name);
        if (d->description)
            printf(" (%s)\n", d->description);
        else
            printf(" (No description available)\n");
    }

    if(i==0)
    {
        printf("\nNo interfaces found! Make sure WinPcap is installed.\n");
        return -1;
    }
    
    printf("Enter the interface number (1-%d):",i);
    scanf("%d", &inum);
    
    if(inum < 1 || inum > i)
    {
        printf("\nInterface number out of range.\n");
        /* 释放列表 */
        pcap_freealldevs(alldevs);
        return -1;
    }
        
    /* 跳转到选中的适配器 */
    for(d=alldevs, i=0; i< inum-1 ;d=d->next, i++);
    
    
    /* 打开适配器 */
    if ( (adhandle= pcap_open(d->name,          // 设备名
                              65536,            // 要捕捉的数据包的部分 
                                        		   // 65535保证能捕获到不同数据链路层上的每个数据包的全部内容
                              PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,    // 混杂模式
                              1000,             // 读取超时时间
                              NULL,             // 远程机器验证
                              errbuf            // 错误缓冲池
                              ) ) == NULL)
    {
        fprintf(stderr,"\nUnable to open the adapter. %s is not supported by WinPcap\n", d->name);
        /* 释放设备列表 */
        pcap_freealldevs(alldevs);
        return -1;
    }

    /* 打开堆文件 */
    dumpfile = pcap_dump_open(adhandle, argv[1]);

    if(dumpfile==NULL)
    {
        fprintf(stderr,"\nError opening output file\n");
        return -1;
    }
    
    printf("\nlistening on %s... Press Ctrl+C to stop...\n", d->description);
    
    /* 释放设备列表 */
    pcap_freealldevs(alldevs);
    
    /* 开始捕获 */
    pcap_loop(adhandle, 0, packet_handler, (unsigned char *)dumpfile);

    return 0;
}

/* 回调函数,用来处理数据包 */
void packet_handler(u_char *dumpfile, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data)
{
    /* 保存数据包到堆文件 */
    pcap_dump(dumpfile, header, pkt_data);
}

你可以看到,这个程序的结构和前面几讲的程序非常相似,它们的区别有:

从堆文件中读取数据包

既然我们有了可用的堆文件,那我们就能读取它的内容了。 以下代码将打开一个WinPcap/libpcap的堆文件,并显示文件中每一个包的信息。文件通过 pcap_open_offline() 打开,然后,我们通常使用 pcap_loop() 来有序获取数据包。你可以看到,从脱机文件中读取数据包和从物理接口中接收它们是很相似的。

这个例子还会介绍另一个函数:pcap_createsrcsrc()。这个函数用于创建一个源字符串,这个源字符串以一个标志开头,这个标志会告诉WinPcap这个源的类型。比如,使用"rpcap://"标志来打开一个适配器,使用"file://"来打开一个文件。如果 pcap_findalldevs_ex() 已经被使用,那么这部是不需要的,因为其返回值已经包含了这些字符串。然而,在这个例子中,我们需要它。因为文件的名字来自于用户的输入。

#include <stdio.h>
#include <pcap.h>

#define LINE_LEN 16

void dispatcher_handler(u_char *, const struct pcap_pkthdr *, const u_char *);

main(int argc, char **argv)
{
pcap_t *fp;
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
char source[PCAP_BUF_SIZE];

    if(argc != 2){

        printf("usage: %s filename", argv[0]);
        return -1;

    }

    /* 根据新WinPcap语法创建一个源字符串 */
    if ( pcap_createsrcstr( source,         // 源字符串
                            PCAP_SRC_FILE,  // 我们要打开的文件
                            NULL,           // 远程主机
                            NULL,           // 远程主机端口
                            argv[1],        // 我们要打开的文件名
                            errbuf          // 错误缓冲区
                            ) != 0)
    {
        fprintf(stderr,"\nError creating a source string\n");
        return -1;
    }
    
    /* 打开捕获文件 */
    if ( (fp= pcap_open(source,         // 设备名
                        65536,          // 要捕捉的数据包的部分
                                        // 65535保证能捕获到不同数据链路层上的每个数据包的全部内容
                         PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,     // 混杂模式
                         1000,              // 读取超时时间
                         NULL,              // 远程机器验证
                         errbuf         // 错误缓冲池
                         ) ) == NULL)
    {
        fprintf(stderr,"\nUnable to open the file %s.\n", source);
        return -1;
    }

    // 读取并解析数据包,直到EOF为真
    pcap_loop(fp, 0, dispatcher_handler, NULL);

    return 0;
}



void dispatcher_handler(u_char *temp1, 
                        const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data)
{
    u_int i=0;
    
    /* 打印pkt时间戳和pkt长度 */
    printf("%ld:%ld (%ld)\n", header->ts.tv_sec, header->ts.tv_usec, header->len);          
    
    /* 打印数据包 */
    for (i=1; (i < header->caplen + 1 ) ; i++)
    {
        printf("%.2x ", pkt_data[i-1]);
        if ( (i % LINE_LEN) == 0) printf("\n");
    }
    
    printf("\n\n");     
    
}

下面的程序同样实现了如上功能,只是,我们使用了 pcap_next_ex() 函数来代替需要进行回调的 pcap_loop()

#include <stdio.h>
#include <pcap.h>

#define LINE_LEN 16

main(int argc, char **argv)
{
pcap_t *fp;
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
char source[PCAP_BUF_SIZE];
struct pcap_pkthdr *header;
const u_char *pkt_data;
u_int i=0;
int res;

    if(argc != 2)
    {
        printf("usage: %s filename", argv[0]);
        return -1;
    }
    
    /* 根据新WinPcap语法创建一个源字符串 */
    if ( pcap_createsrcstr( source,         // 源字符串
                            PCAP_SRC_FILE,  // 我们要打开的文件
                            NULL,           // 远程主机
                            NULL,           // 远程主机端口
                            argv[1],        // 我们要打开的文件名
                            errbuf          // 错误缓冲区
                            ) != 0)
    {
        fprintf(stderr,"\nError creating a source string\n");
        return -1;
    }
    
    /* 打开捕获文件 */
    if ( (fp= pcap_open(source,         // 设备名
                        65536,          // 要捕捉的数据包的部分
                                        // 65535保证能捕获到不同数据链路层上的每个数据包的全部内容
                         PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,     // 混杂模式
                         1000,              // 读取超时时间
                         NULL,              // 远程机器验证
                         errbuf         // 错误缓冲池
                         ) ) == NULL)
    {
        fprintf(stderr,"\nUnable to open the file %s.\n", source);
        return -1;
    }
    
    /* 从文件获取数据包 */
    while((res = pcap_next_ex( fp, &header, &pkt_data)) >= 0)
    {
        /* 打印pkt时间戳和pkt长度 */
        printf("%ld:%ld (%ld)\n", header->ts.tv_sec, header->ts.tv_usec, header->len);          
        
        /* 打印数据包 */
        for (i=1; (i < header->caplen + 1 ) ; i++)
        {
            printf("%.2x ", pkt_data[i-1]);
            if ( (i % LINE_LEN) == 0) printf("\n");
        }
        
        printf("\n\n");     
    }
    
    
    if (res == -1)
    {
        printf("Error reading the packets: %s\n", pcap_geterr(fp));
    }
    
    return 0;
}

使用pcap_live_dump将包写入堆文件

注意: 此时,由于新内核缓冲的一些问题,这个特性可能不可用。

WinPcap的最近几个版本提供了一个更好的途径,来讲数据流保存到磁盘,那就是 pcap_live_dump() 函数。 pcap_live_dump() 函数有3个参数:文件名,文件最大的大小(字节为单位),和文件可以允许存储的数据包的最大数量 。 0表示没有限制。 注意,在调用 pcap_live_dump() 将数据流保存下来之前,程序可以设置过滤器(使用 pcap_setfilter(),详情请参见教程的 过滤数据包这部分) ,这样,我们就可以定义要保存的那部分数据流了。

pcap_live_dump() 不会被阻塞, 因此,它开始堆处理后会立即返回。 堆处理以异步的方式进行,直到文件达到最大大小或者存储的数据包达到最大数量。

应用程序可以使用 pcap_live_dump_ended()来检查数据是否存储完毕。 特别注意: sync 参数必须是非零的, 如果它们是0,那么程序将永远被阻塞。

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 * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
 * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
 * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 *
 */

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#include <pcap.h>

#error At the moment the kernel dump feature is not supported in the driver

main(int argc, char **argv) {
    
    pcap_if_t *alldevs, *d;
    pcap_t *fp;
    u_int inum, i=0;
    char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];

    printf("kdump: saves the network traffic to file using WinPcap kernel-level dump faeature.\n");
    printf("\t Usage: %s [adapter] | dump_file_name max_size max_packs\n", argv[0]);
    printf("\t Where: max_size is the maximum size that the dump file will reach (0 means no limit)\n");
    printf("\t Where: max_packs is the maximum number of packets that will be saved (0 means no limit)\n\n");


    if(argc < 5){

        /* 用户没有提供数据源。获取设备列表 */
        if (pcap_findalldevs(&alldevs, errbuf) == -1)
        {
            fprintf(stderr,"Error in pcap_findalldevs: %s\n", errbuf);
            exit(1);
        }
        
        /* 打印列表 */
        for(d=alldevs; d; d=d->next)
        {
            printf("%d. %s", ++i, d->name);
            if (d->description)
                printf(" (%s)\n", d->description);
            else
                printf(" (No description available)\n");
        }
        
        if(i==0)
        {
            printf("\nNo interfaces found! Make sure WinPcap is installed.\n");
            return -1;
        }
        
        printf("Enter the interface number (1-%d):",i);
        scanf("%d", &inum);
        
        if(inum < 1 || inum > i)
        {
            printf("\nInterface number out of range.\n");
            /* 释放列表 */
            return -1;
        }
        
        /* 跳转到所选的设备 */
        for(d=alldevs, i=0; i< inum-1 ;d=d->next, i++);
        
        /* 打开设备 */
        if ( (fp = pcap_open_live(d->name, 100, 1, 20, errbuf) ) == NULL)
        {
            fprintf(stderr,"\nError opening adapter\n");
            return -1;
        }

        /* 释放设备列表 */
        pcap_freealldevs(alldevs);

        /* 开始堆过程 */
        if(pcap_live_dump(fp, argv[1], atoi(argv[2]), atoi(argv[3]))==-1){
            printf("Unable to start the dump, %s\n", pcap_geterr(fp));
            return -1;
        }
    }
    else{
        
        /* 打开设备 */
        if ( (fp= pcap_open_live(argv[1], 100, 1, 20, errbuf) ) == NULL)
        {
            fprintf(stderr,"\nError opening adapter\n");
            return -1;
        }

        /* 开始堆过程 */
        if(pcap_live_dump(fp, argv[0], atoi(argv[1]), atoi(argv[2]))==-1){
            printf("Unable to start the dump, %s\n", pcap_geterr(fp));
            return -1;
        }
    }

    /* 等待,知道堆过程完成,也就是当数据到达max_size或max_packs的时候 */
    pcap_live_dump_ended(fp, TRUE);
    
    /* 关闭适配器,这样,就可以将数据立刻输出到文件了 */
    pcap_close(fp);

    return 0;
}

pcap_live_dump()pcap_dump()的区别,除了可以设置限制之外,就是运行结果。 pcap_live_dump() 利用了WinPcap NPF驱动自带的功能, (详情请参见 NPF驱动核心手册) ,在内核级来写堆文件,并将上下文交换的数量和内存拷贝的数量最小化。

显然,这个特性目前并不能应用于其它操作系统,因为 pcap_live_dump() 是WinPcap的特性之一,并且只运行于Win32平台下。

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