tcpdump 基础知识

1. tcpdump的基本原理

1.1  tcpdump starce 的区别

在本机中的进程的系统行为调用跟踪，starce   是一个很好的工具；但是在网络问题的调试中，tcpdump 应该是一个必不可少的工具；能清晰分析网络通信的信息。

默认情况下，tcpdump 不会抓取本机内部通讯的报文   ；根据网络协议栈的规定，对于报文，即使是目的地是本机(自己和自己通信)，也需要经过本机的网络协议层，所以本机通讯肯定是通过API进入内核，并且完成路由选择。【比如本机的TCP通信，也必须要socket通信的基本要素：src ip port    dst port】

1.2 linux下tcpdump 抓包的基本原理

Linux 的抓包是通过 注册一种虚拟的底层网络协议来完成网络报文(准确的说是：网络设备)消息的处理权， 当网卡接收到一个网络报文后，它会遍历系统中所有已经注册的网络协议，例如：以太网协议、x25协议处理模块来尝试进行报文的解析处理。这一点和文件系统的挂载相似，就是让系统中所有已经注册的文件系统来进行尝试挂载，如果哪一个认为自己可以处理，那么就完成挂载。

当抓包模块把自己伪装成一个网络协议的时候，系统在收到报文的时候就会这个伪协议一次机会，让它来对网卡收到的报文进行一次处理，此时该抓包模块就会趁机把报文完整的copy一份，然后把这个copy的数据给抓包模块(tcpdump)

 tcpdump 具体的工作原理：协议的注册、网络层对接收报文的处理  ： http://tsecer.blog.163.com/blog/static/15018172012822114125900/

2.  tcpdump 命令详解

2.1 tcpdump 命令的基本简介

• tcpdump ：dump the traffic on a network 根据使用者的定义对网络上的数据包进行截获的分析工作；tcpdump 可以讲网络中传送的数据包的header完全截获下来进行分析；它支持对网络层(net  IP 段)、协议(TCP/UDP)、主机(src/dst host)、网络或端口(prot)的过滤，并提供and、or、not 等逻辑语句来帮助你去掉无用的信息。
• tcpdump：默认情况下，sudo /usr/sbin/tcpdump 会监视 第一个网络接口 一般是eth0 的所有port 所有协议的 数据包

2.2 tcpdump 的主要选项

协议	TCP,UDP,IP,ARP,RARP,ETHER,FDDI
网络(net)	192.168.0.0/16 IP网段
方向(host)	src,dst,src or dst,src and dst
端口(prot)	80 22 !22  9999
逻辑	and,or,not  &&,||,!

• 协议：tcp udp ip arp rarp ether fddi   协议这选项要放在 前面，因为要过滤数据包
• 网络：net  ip网段     tcpdump net 192.168.1.0/24   监听这个网段
• 方向：host  就是主机  src 是源主机、dst 是目的主机 or  and 是逻辑 tcpdump host test.hostname 
• 端口：port  指定tcpdump 监听的端口  tcpdump src 192.168.1.11 and port 80  监听源IP是192.168.1.11 的80端口
• 逻辑：是表示 与 或  即：同时满足或满足之一

        前面的四个选项：协议、net 、host、port 如果同时在 tcpdump 里面 时必须用 逻辑 and 连接起来；而且如用() 一定要转义，否则会包语法错误。    

    sudo /usr/sbin/tcpdump tcp and \(src host test1.hostname or test2.hostname \) and port 3333 and net 172.21.121.0/24  -c 10 -vvv

3. tcpdump 的选项

3.1 主要选项

• -i ：指定网卡 默认是 eth0   
• -n ：线上ip，而不是hostname
• -c ：指定抓到多个包后推出
• -A：以ASCII方式线上包的内容，这个选项对文本格式的协议包很有用
• -x：以16进制显示包的内容
• -vvv：显示详细信息
• -s ：按包长截取数据；默认是60个字节；如果包大于60个字节，则抓包会出现丢数据；所以我们一般会设置 -s 0 ；这样会按照包的大小截取数据；抓到的是完整的包数据
  
• -r：从文件中读取【与 -w 对应，/usr/sbin/tcpdump -r test.out  读取 tcpdump -w  test.out】
• -w：到处指向文件【一定要用，-w t.out ，然后用 -r t.out 来看抓包信息，否则可读性很差】

3.2 tcpdump 抓包的具体含义

       tcpmdump 抓包出来分析包的具体含义

1.        包携带的标志：

• S：S=SYC  ：发起连接标志
• P：P=PUSH：传送数据标志
• F：F=FIN：关闭连接标志
• ack：表示确认包
• RST=RESET：异常关闭连接
• . 表示没有任何标志

1.        抓取包的具体含义： 

server.hostname： sudo /usr/sbin/tcpdump tcp port 80 and host clinet.hostname -c 30 -vvv -w t.out
sudo /usr/sbin/tcpdump -r t.out

13:59:29.012370 IP client.hostname.tbsite.net.50741 > server.hostname.http: S 562843056:562843056(0) win 14480 
13:59:29.012374 IP server.hostname.http > client.hostname.tbsite.net.50741: S 2306923370:2306923370(0) ack 562843057 win 5792 
13:59:29.012547 IP client.hostname.tbsite.net.50741 > server.hostname.http: . ack 1 win 114 
13:59:29.012582 IP client.hostname.tbsite.net.50741 > server.hostname.http: P 1:1006(1005) ack 1 win 114 
13:59:29.012593 IP server.hostname.http > client.hostname.tbsite.net.50741: . ack 1006 win 16 
13:59:29.025011 IP client.hostname.tbsite.net.50777 > server.hostname.http: S 2359624339:2359624339(0) win 14480 
13:59:29.025022 IP server.hostname.http > client.hostname.tbsite.net.50777: S 2305562654:2305562654(0) ack 2359624340 win 5792 
13:59:29.025197 IP client.hostname.tbsite.net.50777 > server.hostname.http: . ack 1 win 114 
13:59:29.025228 IP client.hostname.tbsite.net.50777 > server.hostname.http: P 1:837(836) ack 1 win 114 
13:59:29.025240 IP server.hostname.http > client.hostname.tbsite.net.50777: . ack 837 win 15 

      

•      第一行： S：表示 clinet.hostname 的临时端口50741向 server.hostname 80 端口发起连接，client 的初始包序号是： 562843056  ；滑动窗口(win 14480)的大小是：14480 [14k]  滑动窗口即tcp 接收缓冲区的大小，用于tcp 拥塞控制；mss 1460：可以接收的最大包长度，通常是MTU - 40 byte；IP头和TCP头各20byte
•     第二行： S：表示SYN状态；是server.hostname 对第一行 clinet.hostname 发起连接的请求的回应；同时带上client 端 初始包序号 + 1：ack 562843057 ，即server.hostname 下次等待接收这个包序号的包，用于tcp 字节流的顺序控制(?). server.hostname 初始包序列号：2306923370 
•    第三行：client.hostname 再次确认，tcp连接完成三次握手
• 。
•    第四行：P：推送数据    client.hostname  通过 50741 端口向 server.hostname 发送数据包；数据包大小是 1005byte ；第五行是 server.hostname 响应这个数据包发送，接收这个数据包。----> 当完成后会出现一个 server.hostname     F   关闭连接的数据包，这里没有抓取
• 第6行   ---->10行是对 1-5行的重复；因为机器是web服务是并发的。

4. tcpdump的实例：

• 起步1： 抓取指定端口的包
  tcpdump -i eth0 -c 100
  
  
• 起步2：抓取指定协议的包
  tcpdump -i eth0 -c 100 tcp
• 起步3：抓取指定协议，指定port的包【tcp ip port src dst host net】
  tcpdump -i eth0 -c 100 tcp port 5440
• 起步4：组合过滤条件【and or not】
  tcpdump -i eth0 -c 100 tcp port 5440  and src host 192.1.1.2
• 起步5：抓取指定网段的包
  tcpdump -i eth0 -c 100 tcp port 5440 and src net 192.1.1.0/24
• 高级1：写入文件并用wireshark在windows下分析
  tcpdump tcp -i eth1 -t -s 0 -c 100 and dst port ! 22 and src net 192.168.1.0/24 -w ./target.cap
  然后用ftp传输到windows下面，在用wireshark打开cap文件即可
• 高级2：提取http包
  tcpdump  -XvvennSs 0 -i eth0 tcp[20:2]=0x4745 or tcp[20:2]=0x4854 -c 20 -w ./target.cap
  其中-s 0表示不限制包的大小；tcp[20:2]从表示tcp包头第20个字节开始的2个字节等于0x4745（对应字符GE）或者等于0x4854（对应HT）；
  这种方法适用于tcp头中OPTION为空的情况，如果不为空，需要从第24个字节开始。
  
  

  注意：在linux抓取包后用tcpdump -r 只能看到包的简单信息；如果需要查询抓取包的详细信息需要把抓取的包target.cap 通过 ftp服务器传输到windows机器上；借助wireshark工具来分析数据；wireshark是一款开源的分析网络抓包的工具；灰常的好用。

5. tcpdump 抓包看rt

sudo tcpdump -s 0 -w /tmp/a.cap host 10.246.38.44

tcpdump -A -r /tmp/a.cap 

<<<<<<<<<<<<上面 client、server的三次握手省略；下面是三次握手成功后直接push 数据>>>>>>>>>>>>>>
17:46:30.138829 IP client.hostname.55445 >server.dns.com: P 1:741(740)
ack 1 win 46 
E.....@.@...
..%
.&,...P......uH....mG.....
1.:
...POST /ecpmdsp_bid HTTP/1.1    <<<<<>>>>>>>>>
Accept: */*
Content-Type:application/octet-stream
Connection:Keep-Alive
Content-Length: 524

...
0af62e25315451c420f6000000000001..BpNFCj5dkAgCAQYTS24VMRxz".10.246.157.167*..Mozilla/4.0
(compatible; MSIE 8.0; Windows NT 6.1; Trident/4.0; SLCC2; .NET CLR
2.0.50727; .NET CLR 3.5.30729; .NET CLR
3.0.30722.mcdonalds.com.cn:Ihttp://static.atm.youku.com/Youku2013/201304/0424/22371/[email protected]_pid_pid_pid..600x90([email protected].`.h...................................................................................................................................................................
17:46:30.138927 IP server.dns.com.http >
client.hostname.55445: . ack 741 win 125 
E..4.H@.?.4?
.&,
..%.P....uH.......}.^.....

1.:
17:46:30.219197 IP client.hostname.55445 >
server.dns.com.http: F 741:741(0) ack 1 win 46

E..4..@.@...
..%
.&,...P......uH.....\.....
1..
...
17:46:30.223900 IP server.dns.com.http >   client.hostname.55445: P 1:154(153) ack 742 win 125    
E....I@.?.3.
.&,
..%.P....uH.......}Y......

1..HTTP/1.1 200 OK              <<<<<<<<<<< server.dns.com.http: R 2868451528:2868451528(0) win 0
E..(..@.@...
..%
.&,...P........P.......
17:46:30.223947 IP server.dns.com.http >client.hostname.55445: F 154:154(0) ack 742 win 125   <<<<<<<<<<<<此次通信结束；F = final >>>>>>>>>>
E..4.J@.?.4=
 
所以，我们可以计算出从发出query；到收到respose的时间是：  【17:46:30.223910】  -  【17:46:30.138829】 = 0.085081us  == 85.08ms