簡易版WireShark實現-相關網絡知識(1)

​在Linux下數據鏈路層的訪問通常都是通過編寫內核驅動程序來實現的，在應用層使用SOCK_PACKET類型的協議族可以實現部分功能。

• SOCK_PACKET類型

  建立套接字的時候選擇SOCK_PACKET類型，內核將不對網絡數據進行處理而直接交給用戶，數據直接從網卡的協議棧交給用戶。建立一個SOCK_PACKET類型的套接字使用如下方式：

  int sock = socket(AF_INET, SOCK_PACKET, htons(ETH_P_ALL); 

  ​其中，AF_INET表示因特網協議族，SOCK_PACKET表示截取數據幀的層次在物理層，網絡協議棧對數據不做處理。ETH_P_ALL是Linux系統頭文件if_ether.h中的一個宏定義，值爲0x0003，表示截取的數據幀的類型不確定，並且處理所有包。如果只想處理IP層協議的數據包的話，可以將這個參數改成 ETH_P_IP。

  ​ 使用SOCK_PACKET的時候，需要關注的方面主要如下：

  1. 協議族選擇
  2. 獲取原始包
  3. 定位IP包
  4. 定位TCP包
  5. 定位UDP包
  6. 定位應用層數據

• 從套接字中讀取以太網幀

  ​ 設置完套接字後，接下來就需要從套接字中讀取以太網幀。在此之前，先來了解一下以太網幀的數據結構，具體如下：

  ​以太網幀總長度最大爲1518字節，最小爲64字節。其中，目的MAC與源MAC地址均爲6字節，協議類型爲2字節，含有46~1500字節的數據，尾部爲4個字節的CRC校驗和。以太網的CRC校驗和一般由硬件自動設置或者剝離，應用層不用考慮。

  ​ 頭文件【linux/if_ether.h】中與以太網幀相關的常量定義如下：

/*
 *  IEEE 802.3 Ethernet magic constants.  The frame sizes omit the preamble
 *  and FCS/CRC (frame check sequence).
 */

#define ETH_ALEN    6       /* Octets in one ethernet addr   */
#define ETH_HLEN    14      /* Total octets in header.   */
#define ETH_ZLEN    60      /* Min. octets in frame sans FCS */
#define ETH_DATA_LEN    1500        /* Max. octets in payload    */
#define ETH_FRAME_LEN   1514        /* Max. octets in frame sans FCS */
#define ETH_FCS_LEN 4       /* Octets in the FCS         */

​ 以太網頭部結構的定義如下：

  /*
   *    This is an Ethernet frame header.
   */

  struct ethhdr {
    unsigned char   h_dest[ETH_ALEN];   /* destination eth addr */
    unsigned char   h_source[ETH_ALEN]; /* source ether addr    */
    __be16      h_proto;        /* packet type ID field */
  } __attribute__((packed));

套接字文件描述符建立後，就可以從此描述符中讀取數據，數據格式爲上述的以太網數據，即以太網幀。在套接字建立以後，就可以從此套接字中循環讀取捕獲的鏈路層以太網幀。建立一個大小爲1518的緩衝區，並將以太網頭部指向此緩衝區，即可讀取相關的數據，如下：

unsigned char buffer[1518];       //臨時存儲捕獲的數據包
struct ethhdr* p_ethhdr;
int n;
unsigned short proto_type_ethhdr;
unsigned char *ethhead;
qstring src_mac_str = "", dst_mac_str = ""

n = recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, null, null);
ethhead = buffer;
p_ethhdr = (ethhdr *)(buffer);
proto_type_ethhdr = htons(ethhdr->h_proto);

/*目的mac地址*/
dst_mac_str.sprintf("%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", 
    ethhead[0], ethhead[1], ethhead[2],
    ethhead[3], ethhead[4], ethhead[5]);

/*源mac地址*/
src_mac_str.sprintf("%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",
    ethhead[6], ethhead[7], ethhead[8], 
    ethhead[9], ethhead[10], ethhead[11]);

qdebug() << dst_mac_str;    //打印
qdebug() << src_mac_str;

switch (proto_type_ethhdr)
{
    case(0x0800):   //ip協議
        break;
    case(0x0806):   //arp協議
        break;
    case(0x8035):   //rarp協議
        break;
}

​以太網幀中的協議類型是一個2字節的大小的變量，讀取它的值可以判斷當前幀是屬於什麼類型的數據：0x0800是IP協議的，0x0806是ARP協議，0x8035是RARP協議，當然，還有很多其他類型的協議，這裏就不一一列舉了。