在Ubuntu 14.04 64位上使用libpcap进行抓包和解包

为了开发需要，我决定使用最新libpcap源码包安装。在Unix环境下安装libpcap库，需要
c编译器，flex，bison等，安装Ubuntu系统时，没有这些包。安装flex需要m4编译环境，否则会提示“GNU M4 is required”错误。

1.安装系统依赖包
sudo apt-get install gcc libc6-dev
sudo apt-get install m4
sudo apt-get install flex bison

2.下载libpcap源码并安装
从官网http://www.tcpdump.org/下载最新的libpcap版本
cd /usr/local/src
wget http://www.tcpdump.org/release/libpcap-1.5.3.tar.gz
tar zxvf libpcap-1.5.3.tar.gz
cd libpcap-1.5.3
./configure
make
sudo make install

3.安装开发需要用到的依赖库
sudo apt-get install libpcap-dev

4.测试libpcap的小程序，命名为pcap_demo.c，以检验环境是否配置正确
#include <pcap.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
pcap_t *handle; /* Session handle */
char *dev; /* The device to sniff on */
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE]; /* Error string */
struct bpf_program fp; /* The compiled filter */
char filter_exp[] = "port 80"; /* The filter expression */
bpf_u_int32 mask; /* Our netmask */
bpf_u_int32 net; /* Our IP */
struct pcap_pkthdr header; /* The header that pcap gives us */
const u_char *packet; /* The actual packet */

/* Define the device */
dev = pcap_lookupdev(errbuf);
if (dev == NULL) {
fprintf(stderr, "Couldn't find default device: %s\n", errbuf);
return(2);
}
/* Find the properties for the device */
if (pcap_lookupnet(dev, &net, &mask, errbuf) == -1) {
fprintf(stderr, "Couldn't get netmask for device %s: %s\n", dev, errbuf);
net = 0;
mask = 0;
}
/* Open the session in promiscuous mode */
handle = pcap_open_live(dev, BUFSIZ, 1, 1000, errbuf);
if (handle == NULL) {
fprintf(stderr, "Couldn't open device %s: %s\n", dev, errbuf);
return(2);
}
/* Compile and apply the filter */
if (pcap_compile(handle, &fp, filter_exp, 0, net) == -1) {
fprintf(stderr, "Couldn't parse filter %s: %s\n", filter_exp, pcap_geterr(handle));
return(2);
}
if (pcap_setfilter(handle, &fp) == -1) {
fprintf(stderr, "Couldn't install filter %s: %s\n", filter_exp, pcap_geterr(handle));
return(2);
}
/* Grab a packet */
packet = pcap_next(handle, &header);
/* Print its length */
printf("Jacked a packet with length of [%d]\n", header.len);
/* And close the session */
pcap_close(handle);
return(0);
}
开始编译：
gcc -g pcap_demo.c -o pcap_demo -lpcap
开始执行
./pcap_demo

5.注意的问题
5.1.注意使用root用户来执行，或者对普通用户使用sudo来提升权限
sudo pcap_demo
5.2.对一些PCAP API函数要有全面地理解，并时刻更新文档，比如pcap_loop这个函数，下面是官网的man page地址
http://www.tcpdump.org/manpages/pcap.3pcap.html
5.3，对一些函数的理解：
pcap_loop和pcap_dispatch的区别，前者不会超时返回，而是会尽量去读取更多的包，直至发生一个错误才返回。正常返回的值是0，否则就是负值。我目前需要连续不断地抓包，所以应该使用pcap_loop。pcap_dispatch内部会调用pcap_loop。pcap_loop中的第四个参数在某些应用中很有用，但是在通常情况下被设为NULL。这种定义很有用，比如假如你想给pcap_loop的回调函数再额外传递一些参数，你可以使用u_char类型的指针(字符串)，传人到回调函数中再做具体地处理。pcap_dispatch只会处理它收到的第一批包。
从pcap_loop返回后，我们应该显式调用pcap_close来关闭pcap以便释放资源。为了表示连续不间断的抓包，在pcap_loop中要尽量使用-1而不是0.关于其中回调函数的说明，里面有3个参数。第一个参数user是pcap_loop中最后一个参数，它表示某个不太重要的信息，可以忽略，第二个参数是包头信息，含有包的时间戳和长度，第三个参数是包的数据，从链路层头开始，它在该回调函数中并不会被释放，但是当该回调返回时不包装这些数据再合法，所以要再次使用它们，请事先复制出来。

下面再深入研究一下pcap_loop这个回调函数的定义：
首先注意函数的返回值是void类型，这完全符合逻辑，因为pcap_loop根本不知道如何处理回调函数的返回值，就是给他传出返回值也没有意义。然后就是回调函数的第一个参数对应pcap_loop中的最后一个参数，不管你给pcap_loop的最后一个参数传递什么值，当回调函数被调用时，它都会作为第一个参数传递给回调函数，第二个参数是pcap头，它包含一些信息：抓包时间，包多大，等等，这个结构在pcap.h中定义，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) */
};

抓包方式有两种，一种是每次抓一个包，另一种是循环抓包，分为循环抓有限个数的包，或者是无限循环抓包。其中每次抓一个包使用pcap_next函数。pcap_next()表示只抓取一个数据包，它的第一个参数是session handle，第二个参数是包头，返回值是包数据。函数原型如下
u_char *pcap_next(pcap_t *p, struct pcap_pkthdr *h)
另一种循环抓包的方法，就是使用pcap_loop和回调函数，代码样例参见我整理出的两个例子。

5.4.网卡设备的设置有两种方法，第一种方法是用户直接指定网卡名称(必须要真实可用)，从命令行参数传递进去，比如
#include <stdio.h>
#include <pcap.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
char *dev = argv[1];

printf("Device: %s\n", dev);
return(0);
}
另一种方法，是让pcap自己去探测网卡设备，如果出错，会给出出错信息，但是这种方法很多情况下不靠谱，对此的改进是，让pcap探测出所有的网卡设备，让用户区选择使用那个网络设备抓包，参见下面的代码
#include <stdio.h>
#include <pcap.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
char *dev, errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];

dev = pcap_lookupdev(errbuf);
if (dev == NULL) {
fprintf(stderr, "Couldn't find default device: %s\n", errbuf);
return(2);
}
printf("Device: %s\n", dev);
return(0);
}

5.5.对我们抓到的数据包，它的结构，大体分为Ethernet header，IP header，TCP header等等，分别对应14,20,20个字节，IP header至少20个字节，TCP头也至少20个字节。
data=recv_data[42:]这样做的原因是,recv_data 抓到的都是raw packet, tcp/ip是分了5层,一个udp包,会带有 14Bytes的Ethenet_II Frame的头,然后是20个字节的ip包头,而udp包头有8个字节,所以偏移量42之后的才是udp的实际内容
tcp包的包头大小为20Bytes,所以其实际内容在偏移量54之后

5.6.对数据包的解包和组包，需要用到Ethernet header，IP header，TCP header，UDP header等常用数据结构的定义，我们并不需要重新定义这些头，直接引用相关的头文件定义就可以了。
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/if_ether.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <netinet/udp.h>
#include <netinet/ip_icmp.h>

5.6.对我们目前的程序，通常需要从命令行传人如下参数信息：
wlan0 待抓包的网卡名称
tcp port 80 过滤表达式
10000 or -1 抓包模式，是抓指定个数的包(这里是10000个包)，还是无限抓包下去
当然，对这些参数，你也可以写死在程序里。

参考文献
[1].http://www.tcpdump.org/pcap.html

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