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 */
}