.net 4.0 的Socket写的支持跨平台双工的轻量级通讯组件
NetworkSocket系列
前言
NetworkSocket是我从去年工作之余开始，基于.net 4.0 的Socket写的支持跨平台双工的轻量级通讯组件。组件体积小（约40KB）、通讯稳定、可扩展性高、调用方便；支持多种数据序列化方式，支持GZip数据压缩传输和DES数据加密传输。
以下是该系列的小节
1 获取NetworkSocket
2 NetworkSocket类图
3 NetworkSocket命名空间
4 使用TcpServerBase构建服务器
5 使用TcpServerEx构建服务器
6 通过FastTcpServerEx构建服务器
7 为NetworkSocket扩展协议
^_^ 精彩在后面......
分类: NetworkSocket
网络数据包捕获函数库Libpcap安装与使用（非常强大）
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。
著名的软件TCPDUMP就是在Libpcap的基础上开发而成的 。Libpcap提供的接口函数实现和封装了与数据包截获有关的过程。
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：
数据包捕获：捕获流经网卡的原始数据包 自定义数据包发送：构造任何格式的原始数据包 流量采集与统计：采集网络中的流量信息 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
Libpcap的下载地址： 点击
切换到下载目录，解压压缩文件，配置，编译，安装
cd **** tar zxvf **** ./configure make make install
配置中如果出现错误，请查看你是否 安 装了所有的依赖包 bison, m4, GNU, flex以及libpcap-dev（安装方法 sudo apt-get ****）
注意运行时候，是需要root权限的 sudo ./***
测试程序：
View Code
#include <pcap.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
char errBuf[PCAP_ERRBUF_SIZE], * device;
device = pcap_lookupdev(errBuf);
if(device)
{
printf("success: device: %s\n", device);
}
else
{
printf("error: %s\n", errBuf);
}
return 0;
}
makefile文件：
test: test.c
gcc -Wall -o test test.c -lpcap
clean:
rm -rf *.o test
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。
下面介绍Libpcap的抓包流程：
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。 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。 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。 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。 设置过滤器：在上一步的基础上利用pcap_setfilter()函数来设置。 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。 关闭网络设备：pcap_close()函数关系设备，释放资源。4.函数功能具体介绍与分析
1.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);
举例：
View Code
#include <stdio.h>
#include <pcap.h>
#include <time.h>
#include <netinet/ in .h>
#include <arpa/inet.h>
void show_ip_mask( char * dev)
{
char errbuf[ 1024 ];
struct in_addr addr;
char *net,* mask;
bpf_u_int32 netp,maskp;
int err=pcap_lookupnet(dev,&netp,& maskp,errbuf);
if (err==- 1 ){
printf( " couldn't detect the ip and maskp: %s\n " ,errbuf);
return ;
}
addr.s_addr = netp;
net = inet_ntoa(addr);
if (net== NULL){
printf( " ip error\n " );
return ;
}
printf( " ip: %s\n " ,net);
addr.s_addr = maskp;
mask = inet_ntoa(addr);
if (mask== NULL){
printf( " mask errorn " );
return ;
}
printf( " mask: %s\n " ,mask);
}
int main()
{
char *dev, errbuf[ 1024 ];
char select = ' a ' ;
printf( " select(dispaly the packet in detail)/n:( Y/N ?)) " );
scanf( " %c " ,& select );
while ( select != ' Y ' && select != ' y ' && select != ' n ' && select != ' N ' ){
printf( " input the error!\nplease input the Y/N/y/n: " );
scanf( " %c " ,& select );
}
// look for the net device
dev= pcap_lookupdev(errbuf);
if (dev== NULL){
printf( " couldn't find default device: %s\n " ,errbuf);
return 1 ;
}
else {
printf( " fidn success: device :%s\n " ,dev);
}
// ip mask display
show_ip_mask(dev);
return 0 ;
}
2.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。
3.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。
4.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)
来试试这几个函数，一个简单的例子：
#include <stdio.h>
#include <pcap.h>
#include <time.h>
void capture_packet1(pcap_t* device)
{
struct pcap_pkthdr packet;
char errbuf[1024];
//capture the packet
const u_char* pkt=pcap_next(device,&packet);
if(!pkt){
printf("couldn't capture packet: %s\n",errbuf);
return;
}
//output the pacaket length byte and time
printf("Packet length: %d\n", packet.len);
printf("Number of bytes: %d\n", packet.caplen);
printf("Recieved time: %s\n", ctime((const time_t*)&packet.ts.tv_sec));
}
void getPacket(u_char * arg, const struct pcap_pkthdr * pkthdr, const u_char * packet)
{
int * id = (int *)arg;
printf("id: %d\n", ++(*id));
printf("Packet length: %d\n", pkthdr->len);
printf("Number of bytes: %d\n", pkthdr->caplen);
printf("Recieved time: %s\n", ctime((const time_t *)&pkthdr->ts.tv_sec));
//print packet
int i;
for(i=0; i<pkthdr->len; ++i) {
printf(" %02x", packet[i]);
if( (i + 1) % 16 == 0 )
printf("\n");
}
printf("\n\n");
}
void capture_packet2(pcap_t* device)
{
struct pcap_pkthdr packet;
int id = 0;
//capture the packet
pcap_loop(device,-1,getPacket,(u_char*)& id);
}
int main()
{
char *dev, errbuf[1024];
char select='a';
printf("select(dispaly the packet in detail)/n:( Y/N ?))");
scanf("%c",&select);
while(select!='Y'&&select!='y'&&select!='n'&&select!='N'){
printf("input the error!\nplease input the Y/N/y/n:");
scanf("%c",&select);
}
//look for the net device
dev=pcap_lookupdev(errbuf);
if(dev==NULL){
printf("couldn't find default device: %s\n",errbuf);
return 1;
}
else{
printf("fidn success: device :%s\n",dev);
}
//open the finded device(must set :ifconfig eth0 promisc)
pcap_t* device=pcap_open_live(dev,65535,1,0,errbuf);
if(!device){
printf("couldn't open the net device: %s\n",errbuf);
return 1;
}
if(select=='Y')
capture_packet2(device);
else
while(1) //由于pcap_next()函数只返回下一个数据包的指针
capture_packet1(device);
return 0;
}
5.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。
6.过滤数据包 （这部分是非常重要的）
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：
查找网络设备 打开网络设备 查找设备信息 输入过滤规则 编译输入规则 设置输入规则 开始捕获数据包 调用数据包分析模块 输出MAC，IP，协议以及数据帧 结束具体实现代码：
#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 ;
}
参考资料：Linux c程序基础与实例讲解
http://blog.csdn.net/htttw/article/details/7521053
标签: linux c , 网络编程
作者： Leo_wl
出处： http://www.cnblogs.com/Leo_wl/
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