Linux C/C++ 分析网络流量（十六进制TCP数据包分析）

本文介绍: 在分析TCP数据包时，理解TCP协议的工作原理和报文格式是关键。TCP是一种面向连接的、提供可靠的、端到端的字节流传输服务。其头部结构包括源端口、目标端口、序列号、确认应答号等字段。序列号是在建立连接时由计算机生成的随机数作为初始值，每发送一次数据，就累加一次该数据字节数的大小，而确认应答号是指下一次期望收到的数据的序列号。抓包和分析数据包是理解TCP/IP协议的重要手段。Wi res ha rk是最知名的网络通讯抓包分析工具，可以截取各种网络封包并显示详细信息。

在分析TCP数据包时，理解TCP协议的工作原理和报文格式是关键。TCP是一种面向连接的、提供可靠的、端到端的字节流传输服务。其头部结构包括源端口、目标端口、序列号、确认应答号等字段。序列号是在建立连接时由计算机生成的随机数作为初始值，每发送一次数据，就累加一次该数据字节数的大小，而确认应答号是指下一次期望收到的数据的序列号。

抓包和分析数据包是理解TCP/IP协议的重要手段。Wi res ha rk是最知名的网络通讯抓包分析工具，可以截取各种网络封包并显示详细信息。通过抓包和分析数据包，我们可以深入理解TCP帧格式及“TCP三次握手”，进一步提高理论联系实践的能力。

例如，我们选择一个TCP数据包进行分析，在数据包详细信息面板中，我们可以看到TCP协议的详细信息，包括TCP标志位、序号、确认号、窗口大小等信息。此外，我们还可以查看数据包的十六进制数据。

总的来说，TCP数据包的分析原理主要涉及对TCP协议的理解、使用相关工具进行数据包抓取和分析以及理解TCP头部结构等方面。处理细节则包括如何从大量的数据包中筛选出需要的信息，如何理解和解析TCP协议的各种字段等。

理解TCP协议工作原理和报文

TCP（Tr ans miss ion Con tr ol Pro t o col，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它在互联网协议（IP）网络上通过TCP/IP协议栈进行工作。
TCP的工作原理可以概括为以下几个方面：

当你想要使用tcpflow命令来捕获和输出TCP流量时，以下是一些相关的例子：

...
void hexdump(const char *buffer, size_t size)
{
...

    for (;;) {
        const char *line_end = line_start + LINE_CHAR_COUNT &gt; buffer_end
                             ? buffer_end
                             : line_start + LINE_CHAR_COUNT;

        if (line_start == line_end) {
            break;
        }   
...

        // hex part
...

        // blank
        count += snprintf(output + count, sizeof(output), "    ");

        // acsii part
        for (const char *p = line_start; p < line_end; ++p) {
            count += snprintf(output + count, sizeof(output), "%c",
                              isprint(*p) ? *p : '.');
        }   

        printf("%sn", output);

        line_start = line_end;
    }   
}

void process_ip_packet(const struct timeval *ts,
                       const char *buffer, size_t size)
{
    if (size < sizeof(struct ip)) {
        die("invalid ip packet length");
    }

...

    process_tcp_packet(ts,
                       ntohl(ip_header-&gt;ip_src.s_addr),
                       ntohl(ip_header-&gt;ip_dst.s_addr),
                       buffer + ip_header_len,
                       ip_len - ip_header_len);
}

void process_tcp_packet(const struct timeval *ts,
                        u_int32_t src_addr, u_int32_t dst_addr,
                        const char *buffer, size_t size)
{
...

    if (size < sizeof(struct tcphdr)) {
        die("invalid tcp packet length");
    }

...
    if (tcp_header_len &gt;= size) {
        return;
    }

    if (g_option_color) {
        if (src_addr != last_src_addr || dst_addr != last_dst_addr ||
            src_port != last_src_port || dst_port != last_dst_port) {
            last_src_addr = src_addr;
            last_dst_addr = dst_addr;
            last_src_port = src_port;
            last_dst_port = dst_port;
            current_color = !current_color;
        }
        printf("%s", colors[current_color]);
    }

    if (g_option_display_header) {
...
        strftime(format_time, sizeof(format_time), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", &amp;tm);
        printf("%s.%ld %d.%d.%d.%d:%d => %d.%d.%d.%d:%dn",
               format_time, ts->tv_usec / 1000,
               (src_addr &amp; 0xff000000) >> 24,
               (src_addr &amp; 0x00ff0000) >> 16,
               (src_addr &amp; 0x0000ff00) >> 8,
               src_addr &amp; 0x000000ff,
               src_port,
               (dst_addr &amp; 0xff000000) >> 24,
               (dst_addr &amp; 0x00ff0000) >> 16,
               (dst_addr &amp; 0x0000ff00) >> 8,
               dst_addr &amp; 0x000000ff,
               dst_port);
    }

    // print hex data
    hexdump(buffer + tcp_header_len, size - tcp_header_len);

    if (g_option_color) {
        printf("%s", "33[0m");
    }

    printf("n");
}


...
void print_usage(const char *prog_name)
{
    fprintf(stderr, "usage: %s [-Ce] <pcap_file> n", prog_name);
    fprintf(stderr, "   -C do not display packet descriptionn");
    fprintf(stderr, "   -e output in alternating colorsn");
}

void packet_handler(u_char *user, const struct pcap_pkthdr *h, const u_char *bytes)
{
    if (h->len <= g_datalink_header_length) {
        die("invalid datalink packet length");
    }

    process_ip_packet(&amp;h->ts, (const char *)bytes + g_datalink_header_length,
                      h->len - g_datalink_header_length);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
...

    while ((opt = getopt(argc, argv, "Ce")) != -1) {
        switch (opt) {
        case 'C':
            g_option_display_header = false;
            break;
        case 'e':
            g_option_color = true;
            break;
        default:
            print_usage(argv[0]);
            exit(1);
        }
    }

    if (optind >= argc) {
        print_usage(argv[0]);
        exit(1);
    }

    const char *pcap_file_name = argv[optind];
    pcap_t *pd = pcap_open_offline(pcap_file_name, errbuf);
    if (NULL == pd) {
        die("%s", errbuf);
    }

    int dlt = pcap_datalink(pd);
    if (DLT_NULL == dlt) {
        g_datalink_header_length = 4;
    } else if (DLT_RAW == dlt) {
        g_datalink_header_length = 0;
    } else if (DLT_EN10MB == dlt || DLT_IEEE802 == dlt) {
        g_datalink_header_length = 14;
    } else if (DLT_PPP == dlt) {
        g_datalink_header_length = 4;
    } else if (DLT_LINUX_SLL == dlt) {
        g_datalink_header_length = 16;
    } else {
        fprintf(stderr, "unknown datalink typen");
        return -1;
    }

    struct bpf_program filter;
    if (pcap_compile(pd, &amp;filter, "tcp", 1, 0) != 0) {
        die("%s", pcap_geterr(pd));
    }
    if (pcap_setfilter(pd, &amp;filter) != 0) {
        die("%s", pcap_geterr(pd));
    }
    
    if (pcap_loop(pd, -1, packet_handler, NULL) != 0) {
        die("%s", pcap_geterr(pd));
    }

...
}