Linux下Sniffer程序的實現(xiàn)
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在這篇文章里，我們主要探討在Linux下如何利用C語言來實現(xiàn)一個Sniffer!我們將假設(shè)所有的主機(jī)在一個局域網(wǎng)內(nèi)。
首先，我們將簡短的回顧一下一個普通的以太網(wǎng)卡是怎么工作的!(如果你對這方面的知識早已熟悉，那么你可以直接跳到下一段)來源于應(yīng)用程序的IP報文被封裝成以太網(wǎng)幀(這是在以太網(wǎng)上傳播的數(shù)據(jù)報文的名稱)，它是底層鏈路層報文上面的一層報文，包含有源地址報文和一些需要用來傳送至目標(biāo)主機(jī)的信息。通常情況下，目的IP地址對應(yīng)著一個6字節(jié)的目的以太網(wǎng)址(經(jīng)常叫做MAC地址),它們之間通過ARP協(xié)議進(jìn)行映射!就這樣，包含著以太網(wǎng)幀的報文從源主機(jī)傳輸?shù)侥康闹鳈C(jī)，中間經(jīng)過一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如交換機(jī)，路由器等等，當(dāng)然，因為我們的前提是主機(jī)在同一網(wǎng)內(nèi)，所以我們的討論不涉及以上這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備!
在鏈路層中并不存在路線的概念，換句話說，源主機(jī)發(fā)出的幀不會直接指向目的主機(jī)，而是基于廣播方式傳播，網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)卡都能看到它的傳輸。每個網(wǎng)卡會檢查幀開始的6個字節(jié)(目的主機(jī)的MAC地址)，但是只有一個網(wǎng)卡會發(fā)現(xiàn)自己的地址和其相符合，然后它接收這個幀，這個幀會被網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序分解，原來的IP報文將通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧傳送至接收的應(yīng)用程序!
更準(zhǔn)確的說，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序會檢查幀中報文頭部的協(xié)議標(biāo)識，以確定接收數(shù)據(jù)的上層協(xié)議!大多數(shù)情況下，上層是IP協(xié)議，所以接收機(jī)制將去掉IP報文頭部，然后把剩下的傳送至UDP或者TCP接收機(jī)制!這些協(xié)議，將把報文送到socket-handling機(jī)制，它將最后把報文數(shù)據(jù)變成應(yīng)用程序可接收的方式發(fā)送出去。在這個過程中，報文將失去所有的和其有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息，比如源地址(IP和MAC),端口號，IP選擇，TCP參數(shù)等等!所以如果目的主機(jī)沒有一個包含正確參數(shù)的打開端口，那么這個報文將被丟棄而且永遠(yuǎn)不會被送到應(yīng)用層去!
因此我們在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)嗅探的時候有兩個不同的問題：一個和以太網(wǎng)址有關(guān)，我們不能抓到不是發(fā)給自己主機(jī)的包，另一個和協(xié)議棧的運行過程有關(guān)，我們需要一個SOCKET去監(jiān)聽每個端口，得到那些沒有被丟棄的報文!
第一個問題不是最根本的，因為我們可能不會對發(fā)往其他主機(jī)的報文有興趣而只想嗅探所有發(fā)往自己主機(jī)的報文。第二個問題是必須要解決的，下面我們將看到這個問題是怎么樣一步一步解決的!
當(dāng)你打開一個標(biāo)準(zhǔn)的SOCKET套接字時,你需要指明你將使用哪個協(xié)議簇，大多數(shù)情況下我們一般用PF_UNIX在本地機(jī)器間進(jìn)行通信，PF_INET在基于IPv4協(xié)議簇基礎(chǔ)之上進(jìn)行通信，你還需要指明所用的協(xié)議類型及與協(xié)議簇相關(guān)的確切數(shù)值，，在PF_INET協(xié)議簇中，常用的有SOCK_STREAM(與TCP相關(guān))，SOCK_DGRAM(與UDP相關(guān))。在把報文發(fā)送到應(yīng)用程序前內(nèi)核對其的處理與SOCKET類型有關(guān)，你指定的協(xié)議將處理報文在SOCKET的傳輸!(具體細(xì)節(jié)問題你可以man socket(3))
在LINUX內(nèi)核版本中(2.0 releases),一個名為PF_PACKET的協(xié)議簇被加了進(jìn)來!這個簇允許應(yīng)用程序直接利用網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序發(fā)送和接收報文，避免了原來的協(xié)議棧處理過程，在這種情況下，所有SOCKET發(fā)出的報文直接送到以太網(wǎng)卡接口，而接口收到的任何報文將直接送到應(yīng)用程序The PF_PACKET協(xié)議簇支持兩個稍微有點不同的SOCKET類型，SOCK_DGRAM和SOCK_RAW。
前者讓內(nèi)核處理添加或者去除以太網(wǎng)報文頭部工作，而后者則讓應(yīng)用程序?qū)σ蕴W(wǎng)報文頭部有完全的控制!在SOCKET調(diào)用中的協(xié)議類型必須符合/usr/include/linux/if_ether.h中定義的以太網(wǎng)IDs中的一個，除非遇到特別聲明的協(xié)議，一般你可以用ETH_P_IP來處理IP的一組協(xié)議(TCP,UDP,ICMP,raw IP等等)因為它們?nèi)菀资艿揭恍┖車?yán)重的安全問題的牽連(比如你可以偽造一個MAC地址)，所以只有具有root權(quán)限才可以使用PF_PACKET-familysocket.這也就是為什么只有具有root權(quán)限后才能運行嗅探器的原因!
PF_PACKET-family 協(xié)議簇可以很容易解決協(xié)議棧處理嗅探來的數(shù)據(jù)報文時候遇到的問題!我們一起來看看程序1，我們打開一個屬于PF_PACKET-family 協(xié)議簇的SOCKET，指定一個SOCK_RAW socket類型和IP相關(guān)協(xié)議類型。這時我們開始從SOCKET抓包，在一些相關(guān)檢查后.我們開始得到從鏈路層和IP層抓來的頭部信息，。通過閱讀程序一，你將會發(fā)現(xiàn)讓應(yīng)用程序從網(wǎng)絡(luò)層抓包其實并不難!
Example 1.
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char **argv) {
int sock, n;
char buffer[2048];
unsigned char *iphead, *ethhead;
if ( (sock=socket(PF_PACKET, SOCK_RAW,
htons(ETH_P_IP)))0) {
perror(socket);
exit(1);
}
while (1) {
printf(----------n);
n = recvfrom(sock,buffer,2048,0,NULL,NULL);
printf(%d bytes readn,n);
/* Check to see if the packet contains at least
* complete Ethernet (14), IP (20) and TCP/UDP
* (8) headers.
*/
if (n42) {
perror(recvfrom():);
printf(Incomplete packet (errno is %d)n,
errno);
close(sock);
exit(0);
}
ethhead = buffer;
printf(Source MAC address:
%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02xn,
ethhead[0],ethhead[1],ethhead[2],
ethhead[3],ethhead[4],ethhead[5]);
printf(Destination MAC address:
%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02xn,
ethhead[6],ethhead[7],ethhead[8],
ethhead[9],ethhead[10],ethhead[11]);
iphead = buffer+14; /* Skip Ethernet header */
if (*iphead==0x45) { /* Double check for IPv4
* and no options present */
printf(Source host %d.%d.%d.%dn,
iphead[12],iphead[13],
iphead[14],iphead[15]);
printf(Dest host %d.%d.%d.%dn,
iphead[16],iphead[17],
iphead[18],iphead[19]);
printf(Source,Dest ports %d,%dn,
(iphead[20]8)+iphead[21],
(iphead[22]8)+iphead[23]);
printf(Layer-4 protocol %dn,iphead[9]);
}
}
}
PF_PACKET協(xié)議簇可以讓一個應(yīng)用程序把數(shù)據(jù)包變成似乎從網(wǎng)絡(luò)層接收的樣子，但是沒有辦法抓到那些不是發(fā)向自己主機(jī)的包。正如我們前面看到的，網(wǎng)卡丟棄所有不含有主機(jī)MAC地址的數(shù)據(jù)包，這是因為網(wǎng)卡處于非混雜模式，即每個網(wǎng)卡只處理源地址是它自己的幀!
只有三個例外：如果一個幀的目的MAC地址是一個受限的廣播地址(255.255.255.255)那么它將被所有的網(wǎng)卡接收：如果一個幀的目的地址是組播地址，那么它將被那些打開組播接收功能的網(wǎng)卡所接收;網(wǎng)卡如被設(shè)置成混雜模式，那么它將接收所有流經(jīng)它的數(shù)據(jù)包最后一種情況當(dāng)然是我們最感興趣的了，把網(wǎng)卡設(shè)置成混雜模式，我們只需要發(fā)出一個特殊的ioctl()調(diào)用在那個網(wǎng)卡上打開一個socket,因為這是一個具有危險性的操作，所以這個調(diào)用只有具有root權(quán)限的用戶才可完成，假設(shè)那個“sock”包含一個已經(jīng)打開的socket。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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