使用tcpdump 进行网络包分析
tcpdump介绍
tcpdump 是一个运行在命令行下的抓包工具。它允许用户拦截和显示发送或收到过网络连接到该计算机的TCP/IP和其他数据包。tcpdump 适用于
大多数的类Unix系统操作系统(如linux,BSD等)。类Unix系统的 tcpdump 需要使用libpcap这个捕捉数据的库就像 windows下的WinPcap。
在学习tcpdump前最好对基本网络的网络知识有一定的认识。
tcpdump命令格式及常用参数
Tcpdump的大概形式如下:
例:tcpdump –i eth0 ’port 1111‘ -X -c 3
tcpdump采用命令行方式，它的命令格式为：
tcpdump [ -adeflnNOpqStvx ] [ -c 数量 ] [ -F 文件名 ]
[ -i 网络接口 ] [ -r 文件名] [ -s snaplen ]
[ -T 类型 ] [ -w 文件名 ] [表达式 ]
tcpdump的选项介绍
-a 将网络地址和广播地址转变成名字；
-d 将匹配信息包的代码以人们能够理解的汇编格式给出；
-dd 将匹配信息包的代码以c语言程序段的格式给出；
-ddd 将匹配信息包的代码以十进制的形式给出；
-e 在输出行打印出数据链路层的头部信息；
-f 将外部的Internet地址以数字的形式打印出来；
-l 使标准输出变为缓冲行形式；
-n 不把网络地址转换成名字；
-t 在输出的每一行不打印时间戳；
-v 输出一个稍微详细的信息，例如在ip包中可以包括ttl和服务类型的信息；
-vv 输出详细的报文信息；
-c 在收到指定的包的数目后，tcpdump就会停止；
-F 从指定的文件中读取表达式,忽略其它的表达式；
-i 指定监听的网络接口；
-r 从指定的文件中读取包(这些包一般通过-w选项产生)；
-w 直接将包写入文件中，并不分析和打印出来；
-T 将监听到的包直接解释为指定的类型的报文，常见的类型有rpc （远程过程调用）和snmp（简单网络管理协议；）
如键入命令: tcpdump –i eth0 ‘port 1111’ -X -c 3
-i 是interface的含义，是指我们有义务告诉tcpdump希望他去监听哪一个网卡,
-X告诉tcpdump命令，需要把协议头和包内容都原原本本的显示出来（tcpdump会以16进制和ASCII的形式显示），这在进行协议分析时是绝对的利器。
port 1111我们只关心源端口或目的端口是1111的数据包.
-c 是Count的含义，这设置了我们希望tcpdump帮我们抓几个包。
其中还有另外一个比较重要的参数– l 使得输出变为行缓冲
-l选项的作用就是将tcpdump的输出变为“行缓冲”方式，这样可以确保tcpdump遇到的内容一旦是换行符即将缓冲的内容输出到标准输出，以便于利用管道
或重定向方式来进行后续处理。
Linux/UNIX的标准I/O提供了全缓冲、行缓冲和无缓冲三种缓冲方式。标准错误是不带缓冲的，终端设备常为行缓冲，而其他情况默认都是全缓冲的。
例如我们只想提取包的每一行的第一个域(时间域)，这种情况下我们就需要-l将默认的全缓冲变为行缓冲了。
参数–w -r
-w 直接将包写入文件中(即原始包，如果使用 重定向 > 则只是保存显示的结果，而不是原始文件)，即所谓的“流量保存”---就是把抓到的网络包能存储到磁盘上，
保存下来，为后续使用。参数-r 达到“流量回放”---就是把历史上的某一时间段的流量，重新模拟回放出来，用于流量分析。
通过-w选项将流量都存储在cp.pcap(二进制格式)文件中了.可以通过 –r 读取raw packets文件 cp.pcap.
如：sudo tcpdump i- eth0 'port 1111' -c 3 -r cp.pcap 即可进行流量回放。
tcpdump的输出结果介绍
键入命令：sudo tcpdump -i eth0 -e -nn -X -c 2 'port1111' 所截获包内容如下:
第一行:“tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for fullprotocol decode”
提示使用选项-v和-vv，可以看到更全的输出内容。
第二行“listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535bytes”
我们监听的是通过eth0这个NIC设备的网络包，且它的链路层是基于以太网的，要抓的包大小限制是65535字节。包大小限制值可以通过-s选项来设置。
第三行”12:40:33.569037 00:19:e0:b5:10:94 > 00:1a:a0:31:39:d4, ethertypeIPv4 (0x0800),”
12:40:33.569037 分别对应着这个包被抓到的“时”、“分”、“秒”、“微妙”。
00:19:e0:b5:10:94 > 00:1a:a0:31:39:d4 表示MAC地址00:19:e0:b5:10:94发送到MAC地址为00:1a:a0:31:39:d4的主机，ethertype IPv4 (0x0800)表示
Ethernet帧的协议类型为ipv4(即代码为0x0800)。
第四行”length 66: 210.45.123.249.27236 > 172.16.0.11.1111: Flags [S],seq 1624463808,
length 66表示以太帧长度为66。 210.45.123.249.27236表示这个包的源IP为210.45.123.249，源端口为27236，’>’表示数据包的传输方向, 172.16.0.11.1111,
表示这个数据包的目的端ip为172.16.0.11,目标端口为1111,1111端口是我的一个web服务器监听端口。Flags是[S]，表明是syn建立连接包(即三次握手的第一次
握手)，seq1624463808 序号为1624463808，这个其实就是TCP三次握手的第一次握手：client(210.45.123.249)发送syn请求建立连接包。
第五行” win 8192, options [mss 1460,nop,wscale 2,nop,nop,sackOK], length 0”
win 8192 表示窗口大小为8192字节。options[mss 1460,nop,wscale 2,nop,nop,sackOK]为tcp首部可选字段mss 1460表示mss是发送端（客户端）通告的最大
报文段长度，发送端将不接收超过这个长度的TCP报文段(这个值和MTU有一定关系)。nop是一个空操作选项, wscale指出发送端使用的窗口扩大因子为2, sackOK
表示发送端支持并同意使用SACK选。
下面几行分别是IP,TCP首部 ，这里不再敷述。
tcpdump过滤语句介绍
可以给tcpdump传送“过滤表达式”来起到网络包过滤的作用，而且可以支持传入单个或多个过滤表达式。
可以通过命令 man pcap-filter 来参考过滤表达式的帮助文档
过滤表达式大体可以分成三种过滤条件，“类型”、“方向”和“协议”，这三种条件的搭配组合就构成了我们的过滤表达式。
关于类型的关键字，主要包括host，net，port, 例如 host 210.45.114.211，指定主机 210.45.114.211，net 210.11.0.0 指明210.11.0.0是一个网络地址，port 21 指明
端口号是21。如果没有指定类型，缺省的类型是host.
关于传输方向的关键字，主要包括src , dst ,dst or src, dst and src ,
这些关键字指明了传输的方向。举例说明，src 210.45.114.211 ,指明ip包中源地址是210.45.114.211, dst net 210.11.0.0 指明目的网络地址是210.11.0.0 。如果没有指明
方向关键字，则缺省是srcor dst关键字。
关于协议的关键字，主要包括 ether,ip,ip6,arp,rarp,tcp,udp等类型。这几个关键字指明了监听的包的协议内容。如果没有指定任何协议，则tcpdump将会监听所有协议的
信息包。
如我们只想抓tcp的包命令为: sudo tcpdump -i eth0 -nn -c1 'tcp'
除了这三种类型的关键字之外，其他重要的关键字如下：
gateway, broadcast,less,greater,还有三种逻辑运算，取非运算是 'not ' '! ', 与运算是'and','&&';或运算是'or' ,'||'；
可以利用这些关键字进行组合，从而组合为比较强大的过滤条件。下面举例说明
(1)只想查目标机器端口是21或80的网络包，其他端口的我不关注：
sudo tcpdump -i eth0 -c 10 'dst port 21 or dst port 80'
(2) 想要截获主机172.16.0.11 和主机210.45.123.249或 210.45.123.248的通信，使用命令(注意括号的使用)：
sudo tcpdump -i eth0 -c 3 'host 172.16.0.11 and (210.45.123.249 or210.45.123.248)'
(3)想获取使用ftp端口和ftp数据端口的网络包
sudo tcpdump 'port ftp or ftp-data'
这里 ftp、ftp-data到底对应哪个端口？ linux系统下 /etc/services这个文件里面，就存储着所有知名服务和传输层端口的对应关系。如果你直接把/etc/services里
的ftp对应的端口值从21改为了3333，那么tcpdump就会去抓端口含有3333的网络包了。
(4) 如果想要获取主机172.16.0.11除了和主机210.45.123.249之外所有主机通信的ip包，使用命令：
sudo tcpdump ip ‘host 172.16.0.11 and ! 210.45.123.249’
(5) 抓172.16.0.11的80端口和110和25以外的其他端口的包
sudo tcpdump -i eth0 ‘host 172.16.0.11 and! port 80 and ! port 25 and ! port 110’
下面介绍一些tcpdump中过滤语句比较高级的用法想获取172.16.10.11和google.com之间建立TCP三次握手中带有SYN标记位的网络包.
命令为：sudo tcpdump -i eth0 'host 172.16.0.11 andhost google.com and tcp[tcpflags]&tcp-syn!=0' -c 3 -nn
上面的命令是不是看着有点晕的感觉，下面详细介相关知识。
其实我们理解这种语法: proto [ expr : size] ，就不难理解上面的语句了。
下面详细介绍proto [ expr : size]
Proto即protocol的缩写，它表示这里要指定的是某种协议名称，如ip,tcp,udp等。总之可以指定的协议有十多种，如链路层协议 ether,fddi,tr,wlan,ppp,slip,link,
网络层协议ip,ip6,arp,rarp,icmp传输层协议tcp,udp等。
expr用来指定数据报字节单位的偏移量，该偏移量相对于指定的协议层，默认的起始位置是0；而size表示从偏移量的位置开始提取多少个字节，可以设置为
1、2、4,默认为1字节。如果只设置了expr，而没有设置size，则默认提取1个字节。比如ip[2:2]，就表示提取出第3、4个字节；而ip[0]则表示提取ip协议头的
第一个字节。在我们提取了特定内容之后，我们就需要设置我们的过滤条件了，我们可用的“比较操作符”包括：>，<，>=，<=，=，!=，总共有6个。
举例：想截取每个TCP会话的起始和结束报文(SYN 和 FIN 报文), 而且会话方中有一个远程主机.
sudo tcpdump 'tcp[13] & 3 != 0 and not(src and dst net 172.16.0.0)' -nn
如果熟悉tcp首部报文格式可以比较容易理解这句话，因为tcp便宜13字节的位置为2位保留位和6位标志位(URG,ACK,PSH,RST,SYN,FIN), 所以与3相与就可以得出
SYN,FIN其中是否一个置位1.
从上面可以看到在写过滤表达式时，需要我们对协议格式比较理解才能把表达式写对。这个比较有难度的..。为了让tcpdump工具更人性化一些，有一些常用的偏移量，
可以通过一些名称来代替，比如icmptype表示ICMP协议的类型域、icmpcode表示ICMP的code域，tcpflags 则表示TCP协议的标志字段域。
更进一步的，对于ICMP的类型域，可以用这些名称具体指代：icmp-echoreply, icmp-unreach, icmp-sourcequench, icmp-redirect,icmp-echo, icmp-routeradvert, icmp-routersolicit, icmp-timxceed, icmp-paramprob,icmp-tstamp, icmp-tstampreply, icmp-ireq, icmp-ireqreply, icmp-maskreq,icmp-maskreply。
而对于TCP协议的标志字段域，则可以细分为tcp-fin, tcp-syn, tcp-rst, tcp-push, tcp-ack, tcp-urg。
对于tcpdump 只能通过经常操作来熟练这些语句了。也可以把网络包用tcpdump截获保存到指定文件,然后用wireshark等可视化软件分析网络包。
参考:
http://network.51cto.com/art/200512/15473.htm
http://fanqiang.chinaunix.net/app/other/2006-07-14/4833.shtml
http://hi.baidu.com/sxq5858/item/af17d7bf0397ca77244b0953
http://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2012/01/14/2322659.html