抓包神器之tcpdump详解

当遇到掉包或丢包，网络不通了的网络故障，这时必然会听到抓包这个关键词，那什么是抓包呢？

想必大多数运维人都很熟悉windows下的抓包神器wireshark吧，虽说Linux下支持wireshare的安装，不过在Linux下有更强大的抓包神器，它就是tcpdump。用一句话来说就是”dump the traffic on a network”。它支持针对网络层、协议、主机、网络或端口的过滤，提供了and/&&，or/||,not/!等逻辑语句来过滤无用的信息。

一、参数介绍

tcpdump采用命令行方式，它的命令格式为：

tcpdump [ -AdDeflLnNOpqRStuUvxX ] [ -ccount ]

          [ -C file_size ] [ -F file ]

          [ -i interface ] [ -m module ] [ -M secret ]

          [ -r file ] [ -s snaplen ] [ -T type ] [ -w file ]

          [ -W filecount ]

          [ -E spi@ipaddr algo:secret,...  ]

          [ -y datalinktype ] [ -Z user ]

          [ expression ]

tcpdump的参数介绍

-A  以ASCII码方式显示每一个数据包(不会显示数据包中链路层头部信息). 在抓取包含网页数据的数据包时, 可方便查看数据(nt: 即Handy for capturing web pages).

-c count

   tcpdump将在接受到count个数据包后退出.

-C file-size (此选项用于配合-w file 选项使用)

    该选项使得tcpdump 在把原始数据包直接保存到文件中之前, 检查此文件大小是否超过file-size. 如果超过了, 将关闭此文件,另创一个文件继续用于原始数据包的记录. 新创建的文件名与-w 选项指定的文件名一致, 但文件名后多了一个数字.该数字会从1开始随着新创建文件的增多而增加. file-size的单位是百万字节(nt: 这里指1,000,000个字节,并非1,048,576个字节, 后者是以1024字节为1k, 1024k字节为1M计算所得, 即1M=1024 ＊ 1024 ＝ 1,048,576)

-d  以容易阅读的形式,在标准输出上打印出编排过的包匹配码, 随后tcpdump停止.(nt | rt: human readable, 容易阅读的,通常是指以ascii码来打印一些信息.compiled, 编排过的. packet-matching code, 包匹配码,含义未知, 需补充)

-dd 以C语言的形式打印出包匹配码.

-ddd 以十进制数的形式打印出包匹配码(会在包匹配码之前有一个附加的'count'前缀).

-D  打印系统中所有tcpdump可以在其上进行抓包的网络接口. 每一个接口会打印出数字编号, 相应的接口名字, 以及可能的一个网络接口描述. 其中网络接口名字和数字编号可以用在tcpdump 的-i flag 选项(把名字或数字代替flag), 来指定要在其上抓包的网络接口.

-e  每行的打印输出中将包括数据包的数据链路层头部信息

-E spi@ipaddr algo:secret,...

    可通过spi@ipaddralgo:secret 来解密IPsec ESP包(nt | rt:IPsec Encapsulating Security Payload,IPsec 封装安全负载, IPsec可理解为, 一整套对ip数据包的加密协议, ESP为整个IP 数据包或其中上层协议部分被加密后的数据,前者的工作模式称为隧道模式; 后者的工作模式称为传输模式 .).

需要注意的是, 在终端启动tcpdump 时, 可以为IPv4 ESP packets 设置密钥(secret）.

    可用于加密的算法包括des-cbc,3des-cbc, blowfish-cbc, rc3-cbc, cast128-cbc, 或者没有(none).默认的是des-cbc(nt:des, Data Encryption Standard, 数据加密标准, 加密算法未知, 另需补充).secret 为用于ESP 的密钥, 使用ASCII 字符串方式表达. 如果以 0x 开头, 该密钥将以16进制方式读入.

    该选项中ESP 的定义遵循RFC2406,而不是 RFC1827. 并且, 此选项只是用来调试的, 不推荐以真实密钥(secret)来使用该选项, 因为这样不安全: 在命令行中输入的secret 可以被其他人通过ps 等命令查看到.

    除了以上的语法格式(nt:指spi@ipaddr algo:secret), 还可以在后面添加一个语法输入文件名字供tcpdump使用(nt：即把spi@ipaddr algo:secret,... 中...换成一个语法文件名). 此文件在接受到第一个ESP　包时会打开此文件, 所以最好此时把赋予tcpdump的一些特权取消(nt: 可理解为, 这样防范之后, 当该文件为恶意编写时,不至于造成过大损害).

-f  显示外部的IPv4 地址时(foreignIPv4 addresses, 可理解为, 非本机ip地址), 采用数字方式而不是名字.(此选项是用来对付Sun公司的NIS服务器的缺陷(NIS, 网络信息服务, tcpdump 显示外部地址的名字时会用到她提供的名称服务): 此NIS服务器在查询非本地地址名字时,常常会陷入无尽的查询循环).

    由于对外部(foreign)IPv4地址的测试需要用到本地网络接口(nt: tcpdump 抓包时用到的接口)及其IPv4 地址和网络掩码. 如果此地址或网络掩码不可用, 或者此接口根本就没有设置相应网络地址和网络掩码(nt: linux 下的 'any' 网络接口就不需要设置地址和掩码, 不过此'any'接口可以收到系统中所有接口的数据包), 该选项不能正常工作.

-F file

    使用file 文件作为过滤条件表达式的输入, 此时命令行上的输入将被忽略.

-i interface

    指定tcpdump 需要监听的接口.  如果没有指定, tcpdump 会从系统接口列表中搜寻编号最小的已配置好的接口(不包括 loopback 接口).一但找到第一个符合条件的接口, 搜寻马上结束.

    在采用2.2版本或之后版本内核的Linux操作系统上, 'any' 这个虚拟网络接口可被用来接收所有网络接口上的数据包(这会包括目的是该网络接口的, 也包括目的不是该网络接口的). 需要注意的是如果真实网络接口不能工作在'混杂'模式(promiscuous)下,则无法在'any'这个虚拟的网络接口上抓取其数据包.

    如果 -D 标志被指定,tcpdump会打印系统中的接口编号，而该编号就可用于此处的interface 参数.

-l  对标准输出进行行缓冲(nt:使标准输出设备遇到一个换行符就马上把这行的内容打印出来).在需要同时观察抓包打印以及保存抓包记录的时候很有用. 比如, 可通过以下命令组合来达到此目的:

   ``tcpdump  -l  |  teedat'' 或者 ``tcpdump  -l   > dat &  tail  -f dat''.( 前者使用tee来把tcpdump 的输出同时放到文件dat和标准输出中, 而后者通过重定向操作'>', 把tcpdump的输出放到dat 文件中, 同时通过tail把dat文件中的内容放到标准输出中)

-L  列出指定网络接口所支持的数据链路层的类型后退出.(nt: 指定接口通过-i 来指定)

-m module

    通过module 指定的file 装载SMI MIB 模块(SMI，Structure ofManagement Information, 管理信息结构MIB, Management Information Base, 管理信息库. 可理解为, 这两者用于SNMP(SimpleNetwork Management Protoco)协议数据包的抓取.).

    此选项可多次使用, 从而为tcpdump 装载不同的MIB 模块.

-M secret  如果TCP 数据包(TCPsegments)有TCP-MD5选项(在RFC 2385有相关描述), 则为其摘要的验证指定一个公共的密钥secret.

-n  不对地址(比如, 主机地址, 端口号)进行数字表示到名字表示的转换.

-N  不打印出host 的域名部分. 比如, 如果设置了此选项,tcpdump 将会打印'nic' 而不是 'nic.ddn.mil'.

-O  不启用进行包匹配时所用的优化代码. 当怀疑某些bug是由优化代码引起的, 此选项将很有用.

-p  一般情况下, 把网络接口设置为非'混杂'模式，在特殊情况下此网络接口还是会以'混杂'模式来工作；从而, '-p' 的设与不设, 不能当做以下选现的代名词:'ether host {local-hw-add}' 或  'ether broadcast'(nt: 前者表示只匹配以太网地址为host的包, 后者表示匹配以太网地址为广播地址的数据包).

-q  快速(也许用'安静'更好?)打印输出. 即打印很少的协议相关信息,从而输出行都比较简短.

-R  设定tcpdump 对 ESP/AH 数据包的解析按照RFC1825而不是RFC1829(nt: AH, 认证头, ESP，安全负载封装, 这两者会用在IP包的安全传输机制中). 如果此选项被设置, tcpdump 将不会打印出'禁止中继'域(nt: relay prevention field). 另外,由于ESP/AH规范中没有规定ESP/AH数据包必须拥有协议版本号域,所以tcpdump不能从收到的ESP/AH数据包中推导出协议版本号.

-r file

    从文件file 中读取包数据. 如果file 字段为 '-' 符号, 则tcpdump 会从标准输入中读取包数据.

-S  打印TCP 数据包的顺序号时, 使用绝对的顺序号, 而不是相对的顺序号.(相对顺序号可理解为, 相对第一个TCP 包顺序号的差距,比如, 接受方收到第一个数据包的绝对顺序号为232323, 对于后来接收到的第2个,第3个数据包, tcpdump会打印其序列号为1, 2分别表示与第一个数据包的差距为1 和 2. 而如果此时-S 选项被设置, 对于后来接收到的第2个, 第3个数据包会打印出其绝对顺序号:232324, 232325).

-s snaplen

    设置tcpdump的数据包抓取长度为snaplen,如果不设置默认将会是68字节(而支持网络接口分接头(nt: NIT, 上文已有描述,可搜索'网络接口分接头'关键字找到那里)的SunOS系列操作系统中默认的也是最小值是96).68字节对于IP, ICMP(nt: Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议),TCP 以及 UDP 协议的报文已足够, 但对于名称服务(nt: 可理解为dns, nis等服务), NFS服务相关的数据包会产生包截短. 如果产生包截短这种情况, tcpdump的相应打印输出行中会出现''[|proto]''的标志（proto 实际会显示为被截短的数据包的相关协议层次). 需要注意的是, 采用长的抓取长度(nt: snaplen比较大), 会增加包的处理时间, 并且会减少tcpdump 可缓存的数据包的数量，从而会导致数据包的丢失. 所以, 在能抓取我们想要的包的前提下, 抓取长度越小越好.把snaplen 设置为0 意味着让tcpdump自动选择合适的长度来抓取数据包.

-T type

    强制tcpdump按type指定的协议所描述的包结构来分析收到的数据包.  目前已知的type 可取的协议为:

   aodv (Ad-hoc On-demand Distance Vector protocol, 按需距离向量路由协议, 在Ad hoc(点对点模式)网络中使用),

   cnfp (Cisco  NetFlow  protocol), rpc(Remote Procedure Call), rtp (Real-Time Applications protocol),

   rtcp (Real-Time Applications con-trol protocol), snmp (Simple NetworkManagement Protocol),

   tftp (Trivial File Transfer Protocol, 碎文件协议), vat (VisualAudio Tool, 可用于在internet 上进行电视电话会议的应用层协议), 以及wb (distributed White Board, 可用于网络会议的应用层协议).

-t    在每行输出中不打印时间戳，也就是不显示时间

-tt   不对每行输出的时间进行格式处理(这种格式一眼可能看不出其含义,不建议使用)

-ttt  tcpdump 输出时, 每两行打印之间会延迟一个段时间(以毫秒为单位)

-tttt 在每行打印的时间戳之前添加日期的打印

-u    打印出未加密的NFS 句柄(handle可理解为NFS 中使用的文件句柄, 这将包括文件夹和文件夹中的文件)

-U   使得当tcpdump在使用-w 选项时, 其文件写入与包的保存同步.(nt: 即, 当每个数据包被保存时, 它将及时被写入文件中,而不是等文件的输出缓冲已满时才真正写入此文件)

-v   当分析和打印的时候, 产生详细的输出. 比如, 包的生存时间, 标识, 总长度以及IP包的一些选项. 这也会打开一些附加的包完整性检测, 比如对IP或ICMP包头部的校验和.

-vv  产生比-v更详细的输出. 比如, NFS回应包中的附加域将会被打印, SMB数据包也会被完全解码.

-vvv 产生比-vv更详细的输出. 比如, telent 时所使用的SB, SE 选项将会被打印, 如果telnet同时使用的是图形界面,其相应的图形选项将会以16进制的方式打印出来

-w   把包数据直接写入文件而不进行分析和打印输出. 这些包数据可在随后通过-r 选项来重新读入并进行分析和打印.

-W   filecount

     此选项与-C 选项配合使用, 这将限制可打开的文件数目, 并且当文件数据超过这里设置的限制时, 依次循环替代之前的文件, 这相当于一个拥有filecount 个文件的文件缓冲池. 同时, 该选项会使得每个文件名的开头会出现足够多并用来占位的0, 这可以方便这些文件被正确的排序.

-x   当分析和打印时, tcpdump 会打印每个包的头部数据, 同时会以16进制打印出每个包的数据(但不包括连接层的头部).总共打印的数据大小不会超过整个数据包的大小与snaplen 中的最小值. 必须要注意的是, 如果高层协议数据没有snaplen 这么长,并且数据链路层(比如, Ethernet层)有填充数据, 则这些填充数据也会被打印.

-xx  tcpdump 会打印每个包的头部数据, 同时会以16进制打印出每个包的数据, 其中包括数据链路层的头部.

-X   当分析和打印时, tcpdump 会打印每个包的头部数据, 同时会以16进制和ASCII码形式打印出每个包的数据(但不包括连接层的头部).

-XX  当分析和打印时, tcpdump 会打印每个包的头部数据, 同时会以16进制和ASCII码形式打印出每个包的数据, 其中包括数据链路层的头部.

-y   datalinktype

     设置tcpdump 只捕获数据链路层协议类型是datalinktype的数据包

-Z   user

     使tcpdump 放弃自己的超级权限(如果以root用户启动tcpdump, tcpdump将会有超级用户权限), 并把当前tcpdump的用户ID设置为user, 组ID设置为user首要所属组的ID(tcpdump 此处可理解为tcpdump 运行之后对应的进程)

二、Tcpdump表达式介绍：

表达式是正则表达式，利用它可以用来没用的过滤数据包，也就是说只有满足表达式的报文才会被截获。

表达式的关键字类型：

第一种是关于类型的关键字，主要是包括host、net、port。比如，host 192.168.1.1，指明192.168.1.1是一台主机；net 192.168.1.0指明其是一个网段；port 443指明端口号是443(https协议)。如果缺省，表示host。

第二种是确定方向的关键字，主要是包括src、dst、src or dst、src and dst。比如，src 192.168.1.1指明截获的数据包中源地址是192.168.1.1；dst net 192.168.1.0指明目的地址是192.168.1.0网段。如果缺省，表示src or dst。

第三种是关于协议的关键字，主要是包括ip、tcp、udp、arp等。

其他关键字包括gateway、broadcast、greater、less。

逻辑运算关键字包括not/!、and/&&、or/||。

三、实例

1、截获所有192.168.1.1主机收到或发出的所有数据包：

   tcpdumphost 192.168.1.1

2、截获主机192.168.1.1接收或发出的telent包：

   tcpdumptcp port 23 host 192.168.1.1

3、截获通过网关的数据包

   tcpdump–i eth0 gateway xxxxx

4、截获所有经过eth2，源/目端口是443的数据包

   tcpdump–i eth2 port 443

   tcpdump-i eth2 src port 443

   tcpdump–i eth2 dst port 443

5、将截获到的数据包保存到指定的文件中

   tcpdump -i eth2 dst 10.13.204.73 and  port 56716 -w 20160831.pcap  //用wireshark分析

  tcpdump-r 20160831.pcap

6、抓取特定目标ip和端口的数据包

     tcpdump–i eth0 dst 10.13.204.73 and port 56716

7、增加抓包的时间戳

       tcpdump -n -ttt -i eth2 –c 5   //指定抓取5个包

四、数据包分析

   关于数据包的分析，建议将抓取到的包保存为.pcap文件，然后在wireshark下分析。至于具体的数据包，这里就不详述了，可以参考<TCP/IP协议栈卷一>。