基于lpcap网络数据捕获系统设计及实现实验报告.docVIP

研究生实验报告 实验名称： 基于lpcap的网络数据捕获系统设计与实现 课程名称： 信息系统及其安全对抗 任课教师： 学生姓名： 学生学号： 学生学院： 学生学科： 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc403161030 1 引言 PAGEREF _Toc403161030 \h 3 HYPERLINK \l _Toc403161031 2 系统设计与实现 PAGEREF _Toc403161031 \h 3 HYPERLINK \l _Toc403161032 3 系统特色分析 PAGEREF _Toc403161032 \h 6 HYPERLINK \l _Toc403161033 4 系统自测试 PAGEREF _Toc403161033 \h 7 HYPERLINK \l _Toc403161034 5 参考文献 PAGEREF _Toc403161034 \h 8 HYPERLINK \l _Toc403161035 6 附件 PAGEREF _Toc403161035 \h 8 引言 现如今，随着 Linux 操作系统的推广，Linux 下的相关监控、维护需求也逐渐增多，本捕获器正是利用了这一优势。数据包捕获开发包Libpcap（The Packet Capture Library）是一个平台独立的网络数据包捕获开发包。它是一个高层的编程接口，隐藏了操作系统的细节，可以捕获网络上的所有数据包，包括到达其他主机的数据包。Libpcap中使用了BPF过滤机制，这部分是基于内核的过滤模块，它使得Libpcap 具有捕获特定数据包的功能。 系统设计与实现 Libpcap 工作原理 Libpcap主要由两部份组成：网络分接头（Network Tap）和数据过滤器（Packet Filter）。网络分接头从网络设备驱动程序中收集数据拷贝，过滤器决定是否接收该数据包。 Libpcap利用BSD Packet Filter（BPF）算法对网卡接收到的链路层数据包进行过滤。BPF算法的基本思想是在有BPF监听的网络中，网卡驱动将接收到的数据包复制一份交给BPF过滤器，过滤器根据用户定义的规则决定是否接收此数据包以及需要拷贝该数据包的那些内容，然后将过滤后的数据给与过滤器相关联的上层应用程序。 BPF 的架构如图所示。 图2-1 BPF架构 Libpcap的包捕获机制就是在数据链路层加一个旁路处理。当一个数据包到达网络接口时，Libpcap首先利用已经创建的Socket从链路层驱动程序中获得该数据包的拷贝，再通过Tap函数将数据包发给BPF过滤器。BPF过滤器根据用户已经定义好的过滤规则对数据包进行逐一匹配，匹配成功则放入内核缓冲区，并传递给用户缓冲区，匹配失败则直接丢弃。如果没有设置过滤规则，所有数据包都将放入内核缓冲区，并传递给用户层缓冲区。 Libpcap函数库 1、pcap_lookupdev()函数用于查找网络设备，返回可被pcap_open_live()函数调用的网络设备名指针。 2、pcap_open_live()函数用于打开网络设备，并且返回用于捕获网络数据包的数据包捕获描述字。 3、pcap_lookupnet()函数获得指定网络设备的网络号和掩码。 4、pcap_compile()函数用于将用户制定的过滤策略编译到过滤程序中。 5、pcap_setfilter()函数用于设置过滤器。 6、pcap_loop()函数pcap_dispatch()函数用于捕获数据包，捕获后还可以进行处理。 7、pcap_next()函数pcap_next_ex()函数也可以用来捕获数据包。 8、pcap_close()函数用于关闭网络设备，释放资源。 Libpcap功能结构 图2-2 Libpcap功能结构图 2.3.1 数据包捕获 通过调用 Libpcap 的库函数实现数据包的捕获，程序流程图如图所示： 图2-3 数据包获取流程图 2.3.2 数据包解析 当计算机将数据从 TCP/IP 协议族的一层传到另一层时，会加入相应的头和控制信息。从上层传到下层的任何信息对下层来说都将被视为普通的数据。 对应用程序数据在网络上传输的过程中，是通过协议栈发到网络上的，每层协议都要加上一个数据收不，称为封装，不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段，在网络层叫做数据报，在链路层叫做帧。 数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再去掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。此处，就是按照解封装的过程获得数据包各字段的内容和信息。 2.3.3 数据包存库及显示 使用MySQL 提供的C语言的API，主要用到的有以下几个。 1、MYSQL