基于Linux的数据包捕获模块设计实现

1、 数据包捕获模块设计流程图 

　　在数据包捕获程序中，通过设置网卡工作于混杂状态，对网络链路进行监听并收集数据包，从而获得数据包头信息。 

　　2、数据包捕获模块实现 

　　该数据包捕获程序用C语言来编写，程序中用到很多Linux网络编程中的函数。 

　　（1）设置网络接口为混杂模式 

　　网络接口的混杂模式使得一个网络接口设备从只能读取目标地址为6字节MAC地址的数据包，变为可读取网络广播媒体中的所有数据包。该部分通过两次ioctl函数调用实现： 
　

　　ioctl(sock, SIOCGIFFLAGS, &ifr)
　　ifr.ifr_flags |= IFF_PROMISC
　　ioctl(sock, SIOCGIFFLAGS, &ifr)

　　第一次的ioctl函数调用，用来截获ifr(struct ifreq)结构中所含接口名称所指接口的标记。第一个参数是打开的原始套接字描述符“sock”，第二个参数是所要执行的请求操作。第三个参数是接口请 求数据结构的地址指针，该结构中包含了所以进行请求操作的接口名称值。 

　　我们通过将混合标记(IFF_PROMISC)应用到接口请求结构的标记位变量中来改变接口标记位。操作符“|=”将混合标记符与原有的接口标记进行 “或”操作来设置新的接口标记。获得新的接口标记后，将其设置到实际接口中。第二次的ioctl调用，将接口设备设置为混合模式。正如第一个ioctl调 用是获得网络接口的标记，这次调用是设置ifr结构中修改过的新标记写到物理接口上。 

　　（2）打开Socket设备 

　　用socket函数来打开Socket设备。sock = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL)).domain域使用AF_PACKET,能够既接收链路层也接收网络层的数据包。 

　　（3）接收数据 

　　使用recvfrom()函数来实现接收数据包：

　　recvfrom(sock,(char *)buf,sizeof(buf), 
0, (struct sockaddr *)&addr,&len)

　　这是从打开的网络插座Socket读取数据包的地方，但要注意，addr结构有一个强制类型转换，以适应recvfrom()函数的语法要求，recvfrom()函数在成功读取的情况下返回读取的字节数，否则返回-1。 

　　（4）判断包头指针 

　　该数据包捕获模块可以接收到的数据包都是原始数据包，它们的格式一般先是以太网数据帧的头部，接着是ARP或者IP数据包的头部。IP数据包后紧跟着 TCP或UDP、ICMP的头部，最后才是真正要传输的数据。于是，在拆分IP数据包时，先提取以太网数据帧的头部，再提取IP数据包的头部，然后分析 TCP或UDP、ICMP数据包的头部。最后，从数据包提取出需要的数据。 

　　3、程序中用到的一些结构体解析 

　　（1）sockadd_in结构体 

　　在网络中第一个被创造的结构类型是sockaddr。这个数据结构是为许多类型的套接口储存地址信息。它的定义如下：

　　struct sockaddr{
　　unsigned shortsa_family； /*这个是地址族，通常是AF-xxxx的形式*/
　　charsa_data[14]； /*14字节的地址信息*/
　　}；

　　（2）ethhdr结构体 

　　以下是相应数据结构：

　　struct ethhdr
　　{
　　unsigned char h_dest[ETH_ALEN]；/*48位的目标地址的网卡物理地址*/
　　unsigned char h_source[ETH_ALEN]；/*48位的源地址的物理网卡地址*/
　　unsigned short h_proto；/*16位的以太网协议*/
　　}

　 
　　（3）iphdr结构体 

　　这是Linux 的ip协议报头，针对版本的不同它可以有不同的定义，我们国内一般用BIG的定义，其中version 是ip的版本，protocol是ip的协议分类，saddr是32位的源ip地址，daddr是32位的目标ip地址。 

　　（4）tcphdr结构体 

　　这是Linux 下tcp协议的一部分,与ip协议相同取BIG，其中source是源端口，dest 是目的端口，seq是s序，ack_seq是a序号，其余的是tcp的连接标志其中包括6个标志：syn表示连接请求，urg 表示紧急信息，fin表示连接结束，ack表示连接应答，psh表示推栈标志，rst表示中断连接。window是表示接受数据窗口大小，check是校 验码，urg ptr是紧急指针。 

　　（5）udphdr结构体 

　　这是Linux下ip协议中udp协议的一部分,以下是相应数据结构：

　　struct udphdr
　　{
　　u_int16_t source;/* 源端口*/
　　u_int16_t dest;/* 目的端口*/
　　u_int16_t len;/* udp 长度*/
　　u_int16_t check;/*校验码*/
　　}