linux資料包分析工具tcpdump

網路資料擷取分析工具TcpDump的簡介

顧名思義，TcpDump可以將網路中傳送的資料包的“頭”完全截獲下來提供分析。它支援針對網路層、協議、主機、網路或連接埠的過濾，並提供and、or、not等邏輯語句來協助你去掉無用的資訊。tcpdump就是一種免費的網路分析工具，尤其其提供了原始碼，公開了介面，因此具備很強的可擴充性，對於網路維護和入侵者都是非常有用的工具。tcpdump存在於基本的FreeBSD系統中，由於它需要將網路介面設定為混雜模式，普通使用者不能正常執行，但具備root許可權的使用者可以直接執行它來擷取網路上的資訊。因此系統中存在網路分析工具主要不是對本機安全的威脅，而是對網路上的其他電腦的安全存在威脅。

我們用盡量簡單的話來定義tcpdump，就是：dump the traffice on a network.，根據使用者的定義對網路上的資料包進行截獲的包分析工具。作為互連網上經典的的系統管理員必備工具，tcpdump以其強大的功能，靈活的截取策略，成為每個進階的系統管理員分析網路，排查問題等所必備的東西之一。tcpdump提供了原始碼，公開了介面，因此具備很強的可擴充性，對於網路維護和入侵者都是非常有用的工具。tcpdump存在於基本的FreeBSD系統中，由於它需要將網路介面設定為混雜模式，普通使用者不能正常執行，但具備root許可權的使用者可以直接執行它來擷取網路上的資訊。因此系統中存在網路分析工具主要不是對本機安全的威脅，而是對網路上的其他電腦的安全存在威脅。

網路資料擷取分析工具TcpDump的安裝

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在linux下tcpdump的安裝十分簡單，一般由兩種安裝方式。一種是以rpm包的形式來進行安裝。另外一種是以來源程式的形式安裝。

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rpm包的形式安裝：這種形式的安裝是最簡單的安裝方法，rpm包是將軟體編譯後打包成二進位的格式，通過rpm命令可以直接安裝，不需要修改任何東西。以超級使用者登入，使用命令如下：
#rpm -ivh tcpdump-3_4a5.rpm

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這樣tcpdump就順利地安裝到你的linux系統中。怎麼樣，很簡單吧。

來源程式的安裝：既然rpm包的安裝很簡單,為什麼還要採用比較複雜的來源程式安裝呢?其實，linux一個最大的誘人之處就是在她上面有很多軟體是提供來源程式的，人們可以修改來源程式來滿足自己的特殊的需要。所以我特別建議朋友們都採取這種來源程式的安裝方法。

• 第一步 取得來源程式 在來源程式的安裝方式中，我們首先要取得tcpdump的來源程式分發包，這種分發包有兩種形式，一種是tar壓縮包(tcpdump-3_4a5.tar.Z),另一種是rpm的分發包(tcpdump-3_4a5.src.rpm)。這兩種形式的內容都是一樣的，不同的僅僅是壓縮的方式.tar的壓縮包可以使用如下命令解開：
  #tar xvfz tcpdump-3_4a5.tar.Z
  rpm的包可以使用如下命令安裝:
  #rpm -ivh tcpdump-3_4a5.src.rpm
  這樣就把tcpdump的原始碼解壓到/usr/src/redhat/SOURCES目錄下.
• 第二步 做好編譯來源程式前的準備活動
  在編譯來源程式之前，最好已經確定庫檔案libpcap已經安裝完畢，這個庫檔案是tcpdump軟體所需的庫檔案。同樣，你同時還要有一個標準的c語言編譯器。在linux下標準的c 語言編譯器一般是gcc。 在tcpdump的來源程式目錄中。有一個檔案是Makefile.in，configure命令就是從Makefile.in檔案中自動產生Makefile檔案。在Makefile.in檔案中，可以根據系統的配置來修改BINDEST 和 MANDEST 這兩個宏定義，預設值是
  BINDEST = @sbindir@
  MANDEST = @mandir@
  第一個宏值表明安裝tcpdump的二進位檔案的路徑名，第二個表明tcpdump的man 協助頁的路徑名,你可以修改它們來滿足系統的需求。
• 第三步 編譯來源程式
  使用來源程式目錄中的configure指令碼，它從系統中讀出各種所需的屬性。並且根據Makefile.in檔案自動產生Makefile檔案，以便編譯使用.make 命令則根據Makefile檔案中的規則編譯tcpdump的來源程式。使用make install命令安裝編譯好的tcpdump的二進位檔案。
  總結一下就是:
  # tar xvfz tcpdump-3_4a5.tar.Z
  # vi Makefile.in
  # . /configure
  # make
  # make install

3 網路資料擷取分析工具TcpDump的使用

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    普通情況下，直接啟動tcpdump將監視第一個網路介面上所有流過的資料包。
# tcpdump
tcpdump: listening on fxp0
11:58:47.873028 202.102.245.40.netbios-ns > 202.102.245.127.netbios-ns: udp 50
11:58:47.974331 0:10:7b:8:3a:56 > 1:80:c2:0:0:0 802.1d ui/C len=43
                         0000 0000 0080 0000 1007 cf08 0900 0000
                         0e80 0000 902b 4695 0980 8701 0014 0002
                         000f 0000 902b 4695 0008 00
11:58:48.373134 0:0:e8:5b:6d:85 > Broadcast sap e0 ui/C len=97
                         ffff 0060 0004 ffff ffff ffff ffff ffff
                         0452 ffff ffff 0000 e85b 6d85 4008 0002
                         0640 4d41 5354 4552 5f57 4542 0000 0000
                         0000 00
^C

    tcpdump支援相當多的不同參數，如使用-i參數指定tcpdump監聽的網路介面，這在電腦具有多個網路介面時非常有用，使用-c參數指定要監聽的資料包數量，使用-w參數指定將監聽到的資料包寫入檔案中儲存，等等。

    然而更複雜的tcpdump參數是用於過濾目的，這是因為網路中流量很大，如果不加分辨將所有的資料包都截留下來，資料量太大，反而不容易發現需要的資料包。使用這些參數定義的過濾規則可以截留特定的資料包，以縮小目標，才能更好的分析網路中存在的問題。tcpdump使用參數指定要監視資料包的類型、地址、連接埠等，根據具體的網路問題，充分利用這些過濾規則就能達到迅速定位故障的目的。請使用man tcpdump查看這些過濾規則的具體用法。

   
顯然為了安全起見，不用作網路管理用途的電腦上不應該運行這一類的網路分析軟體，為了屏蔽它們，可以屏蔽核心中的bpfilter偽裝置。一般情況下網
絡硬體和TCP/IP堆棧不支援接收或發送與本電腦無關的資料包，為了接收這些資料包，就必須使用網卡的混雜模式，並繞過標準的TCP/IP堆棧才行。
在FreeBSD下，這就需要核心支援偽裝置bpfilter。因此，在核心中取消bpfilter支援，就能屏蔽tcpdump之類的網路分析工具。

    並且當網卡被設定為混雜模式時，系統會在控制台和記錄檔中留下記錄，提醒管理員留意這台系統是否被用作攻擊同網路的其他電腦的跳板。

    May 15 16:27:20 host1 /kernel: fxp0: promiscuous mode enabled

   
雖然網路分析工具能將網路中傳送的資料記錄下來，但是網路中的資料流量相當大，如何對這些資料進行分析、分類統計、發現並報告錯誤卻是更關鍵的問題。網路
中的資料包屬於不同的協議，而不同協議資料包的格式也不同。因此對捕獲的資料進行解碼，將包中的資訊儘可能的展示出來，對於協議分析工具來講更為重要。昂
貴的商務分析工具的優勢就在於它們能支援很多種類的應用程式層協議，而不僅僅只支援tcp、udp等低層協議。

    從上面tcpdump的輸出可以看出，tcpdump對截獲的資料並沒有進行徹底解碼，資料包內的大部分內容是使用十六進位的形式直接列印輸出的。顯然這不利於分析網路故障，通常的解決辦法是先使用帶-w參數的tcpdump 截獲資料並儲存到檔案中，然後再使用其他程式進行解碼分析。當然也應該定義過濾規則，以避免捕獲的資料包填滿整個硬碟。FreeBSD提供的一個有效解碼程式為tcpshow，它可以通過Packages Collection來安裝。

# pkg_add /cdrom/packages/security/tcpshow*
# tcpdump -c 3 -w tcpdump.out
tcpdump: listening on fxp0
# tcpshow < tcpdump.out
---------------------------------------------------------------------------
Packet 1
TIME:12:00:59.984829
LINK:00:10:7B:08:3A:56 -> 01:80:C2:00:00:00 type=0026
<*** No decode support for encapsulated protocol ***>
---------------------------------------------------------------------------
Packet 2
TIME:12:01:01.074513 (1.089684)
LINK:00:A0:C9:AB:3C:DF -> FF:FF:FF:FF:FF:FF type=ARP
ARP:htype=Ethernet ptype=IP hlen=6 plen=4 op=request
sender-MAC-addr=00:A0:C9:AB:3C:DF sender-IP-address=202.102.245.3
target-MAC-addr=00:00:00:00:00:00 target-IP-address=202.102.245.3
---------------------------------------------------------------------------
Packet 3
TIME:12:01:01.985023 (0.910510)
LINK:00:10:7B:08:3A:56 -> 01:80:C2:00:00:00 type=0026
<*** No decode support for encapsulated protocol ***>

    tcpshow能以不同方式對資料包進行解碼，並以不同的方式顯示解碼資料，使用者可以根據其手冊來選擇最合適的參數對截獲的資料包進行分析。從上面的例子中可以看出，tcpshow支援的協議也並不豐富，對於它不支援的協議就無法進行解碼。

    除了tcpdump之
外，FreeBSD的Packages
Collecion中還提供了Ethereal和Sniffit兩個網路分析工具，以及其他一些基於網路分析方式的安全工具。其中Ethereal運行在
X Window 下，具有不錯的圖形介面，Sniffit使用字元視窗形式，同樣也易於操作。然而由於tcpdump對
過濾規則的支援能力更強大，因此系統管理員仍然更喜歡使用它。對於有經驗的網路系統管理員，使用這些網路分析工具不但能用來瞭解網路到底是如何啟動並執行，故障出
現在何處，還能進行有效統計工作，如那種協議產生的通訊量佔主要地位，那個主機最繁忙，網路瓶頸位於何處等等問題。因此網路分析工具是用於網路管理的寶
貴系統工具。為了防止資料被濫用的網路分析工具截獲，關鍵還是要在網路的物理結構上解決。常用的方法是使用交換器或橋接器將信任網路和不信任網路分隔開，可
以防止外部網段竊聽內部資料轉送，但仍然不能解決內部網路與外部網路相互連信時的資料安全問題。如果沒有足夠的經費將網路上的共用集線器升級為乙太網路交換
機，可以使用FreeBSD系統執行橋接器任務。這需要使用option BRIDGE編譯選項重新定製核心，此後使用bridge命令啟動橋接器功能。

tcpdump採用命令列方式，它的命令格式為：
    　　tcpdump [ -adeflnNOpqStvx ] [ -c 數量 ] [ -F 檔案名稱 ]
　　　　　　　　　　[ -i 網路介面 ] [ -r 檔案名稱] [ -s snaplen ]
　　　　　　　　　　[ -T 類型 ] [ -w 檔案名稱 ] [運算式 ]

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(1). tcpdump的選項介紹

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-a 　　　將網路地址和廣播位址轉變成名字；
　　　-d 　　　將匹配資訊包的代碼以人們能夠理解的彙編格式給出；
　　　-dd 　　 將匹配資訊包的代碼以c語言程式段的格式給出；
　　　-ddd 　　將匹配資訊包的代碼以十進位的形式給出；
　　　-e 　　　在輸出行列印出資料連結層的頭部資訊；
　　　-f 　　　將外部的Internet地址以數位形式列印出來；
　　　-l 　　　使標準輸出變為緩衝行形式；
　　　-n 　　　不把網路位址轉譯成名字；
　　　-t 　　　在輸出的每一行不列印時間戳記；
　　　-v 　　　輸出一個稍微詳細的資訊，例如在ip包中可以包括ttl和服務類型的資訊；
　　　-vv 　　 輸出詳細的報文資訊；
　　　-c 　　　在收到指定的包的數目後，tcpdump就會停止；
　　　-F 　　　從指定的檔案中讀取運算式,忽略其它的運算式；
　　　-i 　　　指定監聽的網路介面；
　　　-r 　　　從指定的檔案中讀取包(這些包一般通過-w選項產生)；
　　　-w 　　　直接將包寫入檔案中，並不分析和列印出來；
　　　-T 　　　將監聽到的包直接解釋為指定的類型的報文，常見的類型有rpc （遠端程序呼叫）和snmp（簡易網路管理通訊協定；）

(2). tcpdump的運算式介紹

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    運算式是一個Regex，tcpdump利用它作為過濾報文的條件，如果一個報文滿足運算式的條件，則這個報文將會被捕獲。如果沒有給出任何條件，則網路上所有的資訊包將會被截獲。在運算式中一般如下幾種類型的關鍵字。

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第一種是關於類型的關鍵字，主要包括host，net，port, 例如 host 210.27.48.2，指明
210.27.48.2是一台主機，net 202.0.0.0 指明 202.0.0.0是一個網路地址，port 23
指明連接埠號碼是23。如果沒有指定類型，預設的類型是host.

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第二種是確定傳輸方向的關鍵字，主要包括src , dst ,dst or src, dst and src
,這些關鍵字指明了傳輸的方向。舉例說明，src 210.27.48.2 ,指明ip包中源地址是210.27.48.2 , dst net
202.0.0.0 指明目的網路地址是202.0.0.0 。如果沒有指明方向關鍵字，則預設是src or dst關鍵字。

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第三種是協議的關鍵字，主要包括fddi,ip,arp,rarp,tcp,udp等類型。Fddi指明是在FDDI(分布式光纖資料介面網路)上的特定
的網路通訊協定，實際上它是"ether"的別名，fddi和ether具有類似的源地址和目的地址，所以可以將fddi協議包當作ether的包進行處理和
分析。其他的幾個關鍵字就是指明了監聽的包的協議內容。如果沒有指定任何協議，則tcpdump將會監聽所有協議的資訊包。

    除了這三種類型的關鍵字之外，其他重要的關鍵字如下：gateway,
broadcast,less,greater,還有三種邏輯運算，取非運算是 'not ' '! ',
與運算是'and','&&';或運算 是'or'
,'││'；這些關鍵字可以組合起來構成強大的組合條件來滿足人們的需要，下面舉幾個例子來說明。

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A 想要截獲所有210.27.48.1 的主機收到的和發出的所有的資料包：
#tcpdump host 210.27.48.1
B 想要截獲主機210.27.48.1 和主機210.27.48.2 或210.27.48.3的通訊，使用命令：（在命令列中適用　　　括弧時，一定要
#tcpdump host 210.27.48.1 and \ (210.27.48.2 or 210.27.48.3 \)
C 如果想要擷取主機210.27.48.1除了和主機210.27.48.2之外所有主機通訊的ip包，使用命令：
#tcpdump ip host 210.27.48.1 and ! 210.27.48.2
D 如果想要擷取主機210.27.48.1接收或發出的telnet包，使用如下命令：
#tcpdump tcp port 23 host 210.27.48.1

(3). tcpdump的輸出結果介紹

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    下面我們介紹幾種典型的tcpdump命令的輸出資訊

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A,資料連結層頭資訊

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使用命令
#tcpdump --e host ice
ice 是一台裝有linux的主機，她的MAC地址是0：90：27：58：AF：1A
H219是一台裝有SOLARIC的SUN工作站，它的MAC地址是8：0：20：79：5B：46；上一條命令的輸出結果如下所示：
21:50:12.847509 eth0 < 8:0:20:79:5b:46 0:90:27:58:af:1a ip 60: h219.33357 > ice.telne
t 0:0(0) ack 22535 win 8760 (DF)

    分析：21：50：12是顯示的時間， 847509是ID號，eth0 <表示從網路介面eth0 接受該資料包，eth0
>表示從網路介面裝置發送資料包, 8:0:20:79:5b:46是主機H219的MAC地址,它表明是從源地址H219發來的資料包.
0:90:27:58:af:1a是主機ICE的MAC地址,表示該資料包的目的地址是ICE . ip 是表明該資料包是IP資料包,60
是資料包的長度, h219.33357 > ice.telnet
表明該資料包是從主機H219的33357連接埠發往主機ICE的TELNET(23)連接埠. ack 22535
表明對序號是222535的包進行響應. win 8760表明發送視窗的大小是8760.

B,ARP包的TCPDUMP輸出資訊

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使用命令
#tcpdump arp
得到的輸出結果是：
22:32:42.802509 eth0 > arp who-has route tell ice (0:90:27:58:af:1a)
22:32:42.802902 eth0 < arp reply route is-at 0:90:27:12:10:66 (0:90:27:58:af:1a)
分
析: 22:32:42是時間戳記, 802509是ID號, eth0 >表明從主機發出該資料包, arp表明是ARP請求包,
who-has route tell ice表明是主機ICE請求主機ROUTE的MAC地址。
0:90:27:58:af:1a是主機ICE的MAC地址。

C,TCP包的輸出資訊

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    用TCPDUMP捕獲的TCP包的一般輸出資訊是：
src > dst: flags data-seqno ack window urgent options
src
> dst:表明從源地址到目的地址, flags是TCP包中的標誌資訊,S 是SYN標誌, F (FIN), P (PUSH) , R
(RST) "." (沒有標記); data-seqno是資料包中的資料的順序號, ack是下次期望的順序號,
window是接收緩衝的視窗大小, urgent表明資料包中是否有緊急指標. Options是選項.

D,UDP包的輸出資訊

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    用TCPDUMP捕獲的UDP包的一般輸出資訊是：
route.port1 > ice.port2: udp lenth
UDP十分簡單，上面的輸出行表明從主機ROUTE的port1連接埠發出的一個UDP資料包到主機ICE的port2連接埠，類型是UDP， 包的長度是lenth