收集并统计网络流量

      这一节要讲述WinPcap中另外一个高级特性：收集并统计网络流量。统计引擎利用了内核级的数据包过滤器，来有效地为收集到的数据包进行分类。为了使用这个特性，编程人员必须打开一个适配器并将其设置成统计模式。在WinPcap中可以利用pcap_setmode()来达到目的。需要注意的是，必须使用MODE_STAT来作为这个函数的mode参数。在统计模式下，编写一个用于监听TCP网络流量的程序并不复杂，代码也不多。下面给出一个实例来展示如何实现这个程序。

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 */

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define HAVE_REMOTE
#include <pcap.h>

void usage();

void dispatcher_handler(u_char *, const struct pcap_pkthdr *, const u_char *);

int main(int argc, char **argv)
{
    pcap_t *fp;
    char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
    struct timeval st_ts;
    u_int netmask;
    struct bpf_program fcode;

    /* 检查命令行参数的合法性 */
    if (argc != 2)
    {
        usage();
        return -1;
    }

    /* 打开输出适配器 */
    if ( (fp= pcap_open(argv[1], 100, PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS, 1000, NULL, errbuf) ) == NULL)
    {
        fprintf(stderr,"\nUnable to open adapter %s.\n", errbuf);
        return -1;
    }

    /* 不用关心掩码，在这个过滤器中，它不会被使用 */
    netmask=0xffffff;

    // 编译过滤器
    if (pcap_compile(fp, &fcode, "tcp", 1, netmask) <0 )
    {
        fprintf(stderr,"\nUnable to compile the packet filter. Check the syntax.\n");
        /* 释放设备列表 */
        return -1;
    }

    //设置过滤器
    if (pcap_setfilter(fp, &fcode)<0)
    {
        fprintf(stderr,"\nError setting the filter.\n");
        pcap_close(fp);
        /* 释放设备列表 */
        return -1;
    }

    /* 将接口设置为统计模式 */
    if (pcap_setmode(fp, MODE_STAT)<0)
    {
        fprintf(stderr,"\nError setting the mode.\n");
        pcap_close(fp);
        /* 释放设备列表 */
        return -1;
    }


    printf("TCP traffic summary:\n");

    /* 开始主循环 */
    pcap_loop(fp, 0, dispatcher_handler, (PUCHAR)&st_ts);

    pcap_close(fp);
    return 0;
}

void dispatcher_handler(u_char *state, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data)
{
    struct timeval *old_ts = (struct timeval *)state;
    u_int delay;
    LARGE_INTEGER Bps,Pps;
    struct tm *ltime;
    char timestr[16];
    time_t local_tv_sec;

    /* 以微妙计算上一次采样的延迟时间 */
    /* 这个值通过采样到的时间戳获得 */
    delay=(header->ts.tv_sec - old_ts->tv_sec) * 1000000 - old_ts->tv_usec + header->ts.tv_usec;
    /* 获取每秒的比特数b/s */
    Bps.QuadPart=(((*(LONGLONG*)(pkt_data + 8)) * 8 * 1000000) / (delay));
    /*                                            ^      ^
                                                  |      |
                                                  |      |
                                                  |      |
                              将字节转换成比特 --   |
                                                         |
                                       延时是以微妙表示的 --
    */

    /* 得到每秒的数据包数量 */
    Pps.QuadPart=(((*(LONGLONG*)(pkt_data)) * 1000000) / (delay));

    /* 将时间戳转化为可识别的格式 */
    local_tv_sec = header->ts.tv_sec;
    ltime=localtime(&local_tv_sec);
    strftime( timestr, sizeof timestr, "%H:%M:%S", ltime);

    /* 打印时间戳*/
    printf("%s ", timestr);

    /* 打印采样结果 */
    printf("BPS=%I64u ", Bps.QuadPart);
    printf("PPS=%I64u\n", Pps.QuadPart);

    //存储当前的时间戳
    old_ts->tv_sec=header->ts.tv_sec;
    old_ts->tv_usec=header->ts.tv_usec;
}


void usage()
{

    printf("\nShows the TCP traffic load, in bits per second and packets per second.\nCopyright (C) 2002 Loris Degioanni.\n");
    printf("\nUsage:\n");
    printf("\t tcptop adapter\n");
    printf("\t You can use \"WinDump -D\" if you don't know the name of your adapters.\n");

    exit(0);
}

      在启用统计模式前，用户需要设置一个过滤器。如果没有设置过滤器，那么所有的数据流量多将会被监听。因此，这个程序的实现过程大致按这样的流程：设置过滤器->调用pcap_setmode()->回调函数通过pcap_loop()被启动。接口描述符开始在统计模式下工作。正如我们在前面的章节所提到的，pcap_open()的第四个参数是设置的读取超时时间read_timeout。回调函数在每一个read_timeout时间，收到由驱动发来的计算好的采样数据。这些采样数据会通过回调函数的第2个和第3个参数来进行传递，如下图所示：

      它提供了两个64位的计数器，分别记录在最后一个时间间隔内收到的数据包的数量和字节总数。
      在这个程序中，适配器打开后设置的超时时间为1000毫秒，这就意味着dispatcher_handler()每隔一秒就会被调用一次。这里的过滤器设置成为只监听TCP包。接着，pcap_setmode()和pcap_loop()相继被调用。注意，一个指向timeval结构的指针，作为user参数传递给函数pcap_loop()，这个结构体会被用来存储时间戳，以便计算两次采样的时间间隔。回调函数会使用这个时间间隔来计算每秒的比特数和数据包数量，并将计算的结果输出到屏幕上。

      最后需要强调的是，这个范例程序比传统的捕获和统计流量的程序都要高效，因为传统的程序都运行在用户层。而在统计模式下，只需要更小的数据包拷贝和上下文切换，因此CPU的性能会更优，而且内存的需求量也会更小。最后看一下运行的结果：