VC++基于winpcap实现数据包分析

winpcap(windows packet capture)是windows平台下一个免费，公共的网络访问系统。开发winpcap这个项目的目的在于为win32应用程序提供访问网络底层的能力。
WinPcap是用于网络封包抓取的一套工具，可适用于32位的操作平台上解析网络封包，包含了核心的封包过滤，一个底层动态链接库，和一个高层系统函数库，及可用来直接存取封包的应用程序界面。
　　Winpcap是一个免费公开的软件系统。它用于windows系统下的直接的网络编程。
　　大多数网络应用程序访问网络是通过广泛使用的套接字。这种方法很容易实现网络数据传输，因为操作系统负责底层的细节（比如协议栈，数据流组装等）以及提供了类似于文件读写的函数接口。
　　但是有时，简单的方法是不够的。因为一些应用程序需要一个底层环境去直接操纵网络通信。因此需要一个不需要协议栈支持的原始的访问网络的方法。 
　　Winpcap提供了一个强大的编程接口，它很容易地在各个操作系统之间进行移植，也很方便程序员进行开发。
　　什么样的程序需要使用Winpcap
　　很多不同的工具软件使用Winpcap于网络分析，故障排除，网络安全监控等方面。Winpcap特别适用于下面这几个经典领域：
　　1、网络及协议分析
　　2、网络监控
　　3、通信日志记录
　　4、traffic generators
　　5、用户级别的桥路和路由
　　6、网络入侵检测系统（NIDS）
　　7、网络扫描
　　8、安全工具
　　Winpcap有些方面不能做。它不依靠主机的诸如TCP/IP协议去收发数据包。这意味着它不能阻塞，不能处理同一台主机中各程序之间的通信数据。它只能“嗅探”到物理线路上的数据报。因此它不适用于traffic shapers，QoS调度，以及个人防火墙。
　　Winpcap内部结构
　　Winpcap是一个Win32平台下用于抓包和分析的系统。包括一个内核级别的packet filter，一个底层的DLL(packet.dll)和一个高级的独立于系统的DLL（Wpcap.dll）
　winpcap的主要功能在于独立于主机协议（如TCP-IP)而发送和接收原始数据包。也就是说，winpcap不能阻塞，过滤或控制其他应用程序数据包的发收，它仅仅只是监听共享网络上传送的数据包。因此，它不能用于QoS调度程序或个人防火墙。目前，winpcap开发的主要对象是windows NT/2000/XP，这主要是因为在使用winpcap的用户中只有一小部分是仅使用windows 95/98/Me，并且MS也已经放弃了对win9x的开发。因此本文相关的程序T-ARP也是面向NT/2000/XP用户的。其实winpcap中的面向9x系统的概念和NT系统的非常相似，只是在某些实现上有点差异，比如说9x只支持ANSI编码，而NT系统则提倡使用Unicode编码。有个软件叫sniffer pro.可以作网管软件用，有很多功能，可监视网络运行情况，每台网内机器的数据流量,实时反映每台机器所访问IP以及它们之间的数据流通情况，可以抓包，可对过滤器进行设置,以便只抓取想要的包，比如POP3包,smtp包，ftp包等，并可从中找到邮箱用户名和密码,还有ftp用户名和密码。它还可以在使用交换机的网络上监听，不过要在交换机上装它的一个软件。还有一个简单的监听软件叫Passwordsniffer，可截获邮箱用户名和密码，还有ftp用户名和密码，它只能用在HUB网络上。著名软件tcpdump及ids snort都是基于libpcap编写的，此外Nmap扫描器也是基于libpcap来捕获目标主机返回的数据包的。
　　winpcap提供给用户两个不同级别的编程接口：一个基于libpcap的wpcap.dll，另一个是较底层的packet.dll。对于一般的要与unix平台上libpcap兼容的开发来说，使用wpcap.dll是当然的选择。

#include "pcap.h"   
/*  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
WinPcap头文件 ;  
以下是以太网协议格式的定义  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 */   
struct ether_header   
{   
    u_int8_t ether_dhost[6];   
    /* 目的以太网地址 */   
    u_int8_t ether_shost[6];   
    /* 源以太网地址 */   
    u_int16_t ether_type;   
    /* 以太网类型 */   
};   
/*  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
下面是ARP协议格式的定义  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 */   
struct arp_header   
{   
    u_int16_t arp_hardware_type;   
    /* 硬件类型 */   
    u_int16_t arp_protocol_type;   
    /* 协议类型 */   
    u_int8_t arp_hardware_length;   
    /* 硬件地址长度 */   
    u_int8_t arp_protocol_length;   
    /* 协议地址长度 */   
    u_int16_t arp_operation_code;   
    /* 操作码 */   
    u_int8_t arp_source_ethernet_address[6];   
    /* 源以太网地址 */   
    u_int8_t arp_source_ip_address[4];   
    /* 源IP地址 */   
    u_int8_t arp_destination_ethernet_address[6];   
    /* 目的以太网地址 */   
    u_int8_t arp_destination_ip_address[4];   
    /* 目的IP地址 */   
};   
/*  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
下面是IP协议格式的定义  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 */   
struct ip_header   
{   
    #if defined(WORDS_BIGENDIAN)   
        u_int8_t ip_version: 4,   
        /* 版本 */   
        ip_header_length: 4;   
        /* 首部长度 */   
    #else   
        u_int8_t ip_header_length: 4, ip_version: 4;   
    #endif   
    u_int8_t ip_tos;   
    /* 服务质量 */   
    u_int16_t ip_length;   
    /* 长度 */   
    u_int16_t ip_id;   
    /* 标识 */   
    u_int16_t ip_off;   
    /* 偏移 */   
    u_int8_t ip_ttl;   
    /* 生存时间 */   
    u_int8_t ip_protocol;   
    /* 协议类型 */   
    u_int16_t ip_checksum;   
    /* 校验和 */   
    struct in_addr ip_souce_address;   
    /* 源IP地址 */   
    struct in_addr ip_destination_address;   
    /* 目的IP地址 */   
};   
/*  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
下面是UDP协议格式定义  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 */   
struct udp_header   
{   
    u_int16_t udp_source_port;   
    /* 源端口号 */   
    u_int16_t udp_destination_port;   
    /* 目的端口号 */   
    u_int16_t udp_length;   
    /* 长度 */   
    u_int16_t udp_checksum;   
    /* 校验和 */   
};   
/*  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
下面是TCP协议格式的定义  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 */   
struct tcp_header   
{   
    u_int16_t tcp_source_port;   
    /* 源端口号 */   
    u_int16_t tcp_destination_port;   
    /* 目的端口号 */   
    u_int32_t tcp_sequence_lliiuuwweennttaaoo;   
    /* 序列号 */   
    u_int32_t tcp_acknowledgement;   
    /* 确认序列号 */   
    #ifdef WORDS_BIGENDIAN   
        u_int8_t tcp_offset: 4,   
        /* 偏移 */   
        tcp_reserved: 4;   
        /* 未用 */   
    #else   
        u_int8_t tcp_reserved: 4,   
        /* 未用 */   
        tcp_offset: 4;   
        /* 偏移 */   
    #endif   
    u_int8_t tcp_flags;   
    /* 标记 */   
    u_int16_t tcp_windows;   
    /* 窗口大小 */   
    u_int16_t tcp_checksum;   
    /* 校验和 */   
    u_int16_t tcp_urgent_pointer;   
    /* 紧急指针 */   
};   
/*  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
下面是ICMP协议格式的定义  
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  
 */   
struct icmp_header   
{   
    u_int8_t icmp_type;   
    /* ICMP类型 */   
    u_int8_t icmp_code;   
    /* ICMP代码 */   
    u_int16_t icmp_checksum;   
    /* 校验和 */   
    u_int16_t icmp_id;   
    /* 标识符 */   
    u_int16_t icmp_sequence;   
    /* 序列码 */   
};   
/*  
=======================================================================================================================  
下面是分析TCP协议的函数,其定义方式与回调函数相同  
=======================================================================================================================  
 */   
void tcp_protocol_packet_callback(u_char *argument, const struct pcap_pkthdr *packet_header, const u_char *packet_content)   
{   
    struct tcp_header *tcp_protocol;   
    /* TCP协议变量 */   
    u_char flags;   
    /* 标记 */   
    int header_length;   
    /* 长度 */   
    u_short source_port;   
    /* 源端口 */   
    u_short destination_port;   
    /* 目的端口 */   
    u_short windows;   
    /* 窗口大小 */   
    u_short urgent_pointer;   
    /* 紧急指针 */   
    u_int sequence;   
    /* 序列号 */   
    u_int acknowledgement;   
    /* 确认号 */   
    u_int16_t checksum;   
    /* 校验和 */   
    tcp_protocol = (struct tcp_header*)(packet_content + 14+20);   
    /* 获得TCP协议内容 */   
    source_port = ntohs(tcp_protocol->tcp_source_port);   
    /* 获得源端口 */   
    destination_port = ntohs(tcp_protocol->tcp_destination_port);   
    /* 获得目的端口 */   
    header_length = tcp_protocol->tcp_offset *4;   
    /* 长度 */   
    sequence = ntohl(tcp_protocol->tcp_sequence_lliiuuwweennttaaoo);   
    /* 序列码 */   
    acknowledgement = ntohl(tcp_protocol->tcp_acknowledgement);   
    /* 确认序列码 */   
    windows = ntohs(tcp_protocol->tcp_windows);   
    /* 窗口大小 */   
    urgent_pointer = ntohs(tcp_protocol->tcp_urgent_pointer);   
    /* 紧急指针 */   
    flags = tcp_protocol->tcp_flags;   
    /* 标识 */   
    checksum = ntohs(tcp_protocol->tcp_checksum);   
    /* 校验和 */   
    printf("-------  TCP协议   -------\n");   
    printf("源端口号:%d\n", source_port);   
    printf("目的端口号:%d\n", destination_port);   
    switch (destination_port)   
    {   
        case 80:   
            printf("上层协议为HTTP协议\n");   
            break;   
        case 21:   
            printf("上层协议为FTP协议\n");   
            break;   
        case 23:   
            printf("上层协议为TELNET协议\n");   
            break;   
        case 25:   
            printf("上层协议为SMTP协议\n");   
            break;   
        case 110:   
            printf("上层协议POP3协议\n");   
            break;   
        default:   
            break;   
    }   
    printf("序列码:%u\n", sequence);   
    printf("确认号:%u\n", acknowledgement);   
    printf("首部长度:%d\n", header_length);   
    printf("保留:%d\n", tcp_protocol->tcp_reserved);   
    printf("标记:");   
    if (flags &0x08)   
        printf("PSH ");   
    if (flags &0x10)   
        printf("ACK ");   
    if (flags &0x02)   
        printf("SYN ");   
    if (flags &0x20)   
        printf("URG ");   
    if (flags &0x01)   
        printf("FIN ");   
    if (flags &0x04)   
        printf("RST ");   
    printf("\n");   
    printf("窗口大小:%d\n", windows);   
    printf("校验和:%d\n", checksum);   
    printf("紧急指针:%d\n", urgent_pointer);   
}   
/*  
=======================================================================================================================  
下面是实现UDP协议分析的函数，函数类型与回调函数相同  
=======================================================================================================================  
 */   
void udp_protocol_packet_callback(u_char *argument, const struct pcap_pkthdr *packet_header, const u_char *packet_content)   
{   
    struct udp_header *udp_protocol;   
    /* UDP协议变量 */   
    u_short source_port;   
    /* 源端口 */   
    u_short destination_port;   
    /* 目的端口号 */   
    u_short length;   
    udp_protocol = (struct udp_header*)(packet_content + 14+20);   
    /* 获得UDP协议内容 */   
    source_port = ntohs(udp_protocol->udp_source_port);   
    /* 获得源端口 */   
    destination_port = ntohs(udp_protocol->udp_destination_port);   
    /* 获得目的端口 */   
    length = ntohs(udp_protocol->udp_length);   
    /* 获得长度 */   
    printf("----------  UDP协议    ----------\n");   
    printf("源端口号:%d\n", source_port);   
    printf("目的端口号:%d\n", destination_port);   
    switch (destination_port)   
    {   
        case 138:   
            printf("上层协议为NETBIOS数据报服务\n");   
            break;   
        case 137:   
            printf("上层协议为NETBIOS名字服务\n");   
            break;   
        case 139:   
            printf("上层协议为NETBIOS会话服务n");   
            break;   
        case 53:   
            printf("上层协议为域名服务\n");   
            break;   
        default:   
            break;   
    }   
    printf("长度:%d\n", length);   
    printf("校验和:%d\n", ntohs(udp_protocol->udp_checksum));   
}   
/*  
=======================================================================================================================  
下面是实现分析ICMP协议的函数，函数类型与回调函数相同  
=======================================================================================================================  
 */   
void icmp_protocol_packet_callback(u_char *argument, const struct pcap_pkthdr *packet_header, const u_char *packet_content)   
{   
    struct icmp_header *icmp_protocol;   
    /* ICMP协议变量 */   
    icmp_protocol = (struct icmp_header*)(packet_content + 14+20);   
    /* 获得ICMP协议内容 */   
    printf("----------  ICMP协议    ----------\n");   
    printf("ICMP类型:%d\n", icmp_protocol->icmp_type);   
    /* 获得ICMP类型 */   
    switch (icmp_protocol->icmp_type)   
    {   
        case 8:   
            printf("ICMP回显请求协议\n");   
            printf("ICMP代码:%d\n", icmp_protocol->icmp_code);   
            printf("标识符:%d\n", icmp_protocol->icmp_id);   
            printf("序列码:%d\n", icmp_protocol->icmp_sequence);   
            break;   
        case 0:   
            printf("ICMP回显应答协议\n");   
            printf("ICMP代码:%d\n", icmp_protocol->icmp_code);   
            printf("标识符:%d\n", icmp_protocol->icmp_id);   
            printf("序列码:%d\n", icmp_protocol->icmp_sequence);   
            break;   
        default:   
            break;   
    }   
    printf("ICMP校验和:%d\n", ntohs(icmp_protocol->icmp_checksum));   
    /* 获得ICMP校验和 */   
    return ;   
}   
/*  
=======================================================================================================================  
下面是实现ARP协议分析的函数，函数类型与回调函数相同  
=======================================================================================================================  
 */   
void arp_protocol_packet_callback(u_char *argument, const struct pcap_pkthdr *packet_header, const u_char *packet_content)   
{   
    struct arp_header *arp_protocol;   
    u_short protocol_type;   
    u_short hardware_type;   
    u_short operation_code;   
    u_char *mac_string;   
    struct in_addr source_ip_address;   
    struct in_addr destination_ip_address;   
    u_char hardware_length;   
    u_char protocol_length;   
    printf("--------   ARP协议    --------\n");   
    arp_protocol = (struct arp_header*)(packet_content + 14);   
    hardware_type = ntohs(arp_protocol->arp_hardware_type);   
    protocol_type = ntohs(arp_protocol->arp_protocol_type);   
    operation_code = ntohs(arp_protocol->arp_operation_code);   
    hardware_length = arp_protocol->arp_hardware_length;   
    protocol_length = arp_protocol->arp_protocol_length;   
    printf("硬件类型:%d\n", hardware_type);   
    printf("协议类型 Protocol Type:%d\n", protocol_type);   
    printf("硬件地址长度:%d\n", hardware_length);   
    printf("协议地址长度:%d\n", protocol_length);   
    printf("ARP Operation:%d\n", operation_code);   
    switch (operation_code)   
    {   
        case 1:   
            printf("ARP请求协议\n");   
            break;   
        case 2:   
            printf("ARP应答协议\n");   
            break;   
        case 3:   
            printf("RARP请求协议\n");   
            break;   
        case 4:   
            printf("RARP应答协议\n");   
            break;   
        default:   
            break;   
    }   
    printf("源以太网地址: \n");   
    mac_string = arp_protocol->arp_source_ethernet_address;   
    printf("%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n", *mac_string, *(mac_string + 1), *(mac_string + 2), *(mac_string + 3), *(mac_string + 4), *(mac_string + 5));   
    memcpy((void*) &source_ip_address, (void*) &arp_protocol->arp_source_ip_address, sizeof(struct in_addr));   
    printf("源IP地址:%s\n", inet_ntoa(source_ip_address));   
    printf("目的以太网地址: \n");   
    mac_string = arp_protocol->arp_destination_ethernet_address;   
    printf("%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n", *mac_string, *(mac_string + 1), *(mac_string + 2), *(mac_string + 3), *(mac_string + 4), *(mac_string + 5));   
    memcpy((void*) &destination_ip_address, (void*) &arp_protocol->arp_destination_ip_address, sizeof(struct in_addr));   
    printf("目的IP地址:%s\n", inet_ntoa(destination_ip_address));   
}   
/*  
=======================================================================================================================  
下面是实现IP协议分析的函数，其函数类型与回调函数相同  
=======================================================================================================================  
 */   
void ip_protocol_packet_callback(u_char *argument, const struct pcap_pkthdr *packet_header, const u_char *packet_content)   
{   
    struct ip_header *ip_protocol;   
    /* IP协议变量 */   
    u_int header_length;   
    /* 长度 */   
    u_int offset;   
    /* 偏移 */   
    u_char tos;   
    /* 服务质量 */   
    u_int16_t checksum;   
    /* 校验和 */   
    ip_protocol = (struct ip_header*)(packet_content + 14);   
    /* 获得IP协议内容 */   
    checksum = ntohs(ip_protocol->ip_checksum);   
    /* 获得校验和 */   
    header_length = ip_protocol->ip_header_length *4;   
    /* 获得长度 */   
    tos = ip_protocol->ip_tos;   
    /* 获得服务质量 */   
    offset = ntohs(ip_protocol->ip_off);   
    /* 获得偏移 */   
    printf("----------- IP协议    -----------\n");   
    printf("版本号:%d\n", ip_protocol->ip_version);   
    printf("首部长度:%d\n", header_length);   
    printf("服务质量:%d\n", tos);   
    printf("总长度:%d\n", ntohs(ip_protocol->ip_length));   
    printf("标识:%d\n", ntohs(ip_protocol->ip_id));   
    printf("偏移:%d\n", (offset &0x1fff) *8);   
    printf("生存时间:%d\n", ip_protocol->ip_ttl);   
    printf("协议类型:%d\n", ip_protocol->ip_protocol);   
    switch (ip_protocol->ip_protocol)   
    {   
        case 6:   
            printf("上层协议为TCP协议\n");   
            break;   
        case 17:   
            printf("上层协议为UDP协议\n");   
            break;   
        case 1:   
            printf("上层协议为ICMP协议ICMP\n");   
            break;   
        default:   
            break;   
    }   
    printf("校验和:%d\n", checksum);   
    printf("源IP地址:%s\n", inet_ntoa(ip_protocol->ip_souce_address));   
    /* 获得源IP地址 */   
    printf("目的IP地址:%s\n", inet_ntoa(ip_protocol->ip_destination_address));   
    /* 获得目的IP地址 */   
    switch (ip_protocol->ip_protocol) /* 根据IP协议判断上层协议 */   
    {   
        case 6:   
            tcp_protocol_packet_callback(argument, packet_header, packet_content);   
            break;   
            /* 上层协议是TCP协议，调用分析TCP协议的函数，注意参数的传递 */   
        case 17:   
            udp_protocol_packet_callback(argument, packet_header, packet_content);   
            break;   
            /* 上层协议是UDP协议，调用分析UDP协议的函数，注意参数的传递 */   
        case 1:   
            icmp_protocol_packet_callback(argument, packet_header, packet_content);   
            break;   
            /* 上层协议是ICMP协议，调用分析ICMP协议的函数，注意参数的传递 */   
        default:   
            break;   
    }   
}   
/*  
=======================================================================================================================  
下面是分析以太网协议的函数，也是回调函数  
=======================================================================================================================  
 */   
void ethernet_protocol_packet_callback(u_char *argument, const struct pcap_pkthdr *packet_header, const u_char *packet_content)   
{   
    u_short ethernet_type;   
    /* 以太网类型 */   
    struct ether_header *ethernet_protocol;   
    /* 以太网协议变量 */   
    u_char *mac_string;   
    /* 以太网地址 */   
    static int packet_number = 1;   
    /* 数据包个数，静态变量 */   
    printf("**************************************************\n");   
    printf("捕获第%d个网络数据包\n", packet_number);   
    printf("捕获时间:\n");   
    printf("%s", ctime((const time_t*) &packet_header->ts.tv_sec));   
    /* 获得捕获数据包的时间 */   
    printf("数据包长度:\n");   
    printf("%d\n", packet_header->len);   
    printf("--------   以太网协议    --------\n");   
    ethernet_protocol = (struct ether_header*)packet_content;   
    /* 获得以太网协议内容 */   
    printf("类型:\n");   
    ethernet_type = ntohs(ethernet_protocol->ether_type);   
    /* 获得以太网类型 */   
    printf("%04x\n", ethernet_type);   
    switch (ethernet_type) /* 根据以太网类型判断 */   
    {   
        case 0x0800:   
            printf("上层协议为IP协议\n");   
            break;   
        case 0x0806:   
            printf("上层协议为ARP协议\n");   
            break;   
        case 0x8035:   
            printf("上层协议为RARP协议\n");   
            break;   
        default:   
            break;   
    }   
    printf("源以太网地址: \n");   
    mac_string = ethernet_protocol->ether_shost;   
    printf("%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n", *mac_string, *(mac_string + 1), *(mac_string + 2), *(mac_string + 3), *(mac_string + 4), *(mac_string + 5));   
    /* 获得源以太网地址 */   
    printf("目的以太网地址: \n");   
    mac_string = ethernet_protocol->ether_dhost;   
    printf("%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n", *mac_string, *(mac_string + 1), *(mac_string + 2), *(mac_string + 3), *(mac_string + 4), *(mac_string + 5));   
    /* 获得目的以太网地址 */   
    switch (ethernet_type)   
    {   
        case 0x0806:   
            arp_protocol_packet_callback(argument, packet_header, packet_content);   
            break;   
            /* 上层协议为ARP协议，调用分析ARP协议的函数，注意参数的传递 */   
        case 0x0800:   
            ip_protocol_packet_callback(argument, packet_header, packet_content);   
            break;   
            /* 上层协议为IP协议，调用分析IP协议的函数，注意参数的传递 */   
        default:   
            break;   
    }   
    printf("**************************************************\n");   
    packet_number++;   
}   
/*  
=======================================================================================================================  
主函数  
=======================================================================================================================  
 */   
void main()   
{   
    pcap_t *pcap_handle;   
    /* Winpcap句柄 */   
    char error_content[PCAP_ERRBUF_SIZE];   
    /* 存储错误信息 */   
    char *net_interface;   
    /* 网络接口 */   
    struct bpf_program bpf_filter;   
    /* BPF过滤规则 */   
    char bpf_filter_string[] = "";   
    /* 过滤规则字符串 */   
    bpf_u_int32 net_mask;   
    /* 掩码 */   
    bpf_u_int32 net_ip;   
    /* 网路地址 */   
    net_interface = pcap_lookupdev(error_content);   
    /* 获得可用的网络接口 */   
    pcap_lookupnet(net_interface, &net_ip, &net_mask, error_content);   
    /* 获得网络地址和掩码地址 */   
    pcap_handle = pcap_open_live(net_interface, BUFSIZ, 1, 1, error_content);   
    /* 打开网路接口 */   
    pcap_compile(pcap_handle, &bpf_filter, bpf_filter_string, 0, net_ip);   
    /* 编译BPF过滤规则 */   
    pcap_setfilter(pcap_handle, &bpf_filter);   
    /* 设置过滤规则 */   
    if (pcap_datalink(pcap_handle) != DLT_EN10MB)   
        return ;   
    pcap_loop(pcap_handle,  - 1, ethernet_protocol_packet_callback, NULL);   
    /* 注册回调函数，循环捕获网络数据包，利用回调函数来处理每个数据包 */   
    pcap_close(pcap_handle);   
    /* 关闭Winpcap操作 */   
}