网络攻击与防范实验报告
网络攻击与防范实验报告
姓名：_ _杨刚_ _ 学号：____200948300108005 __ 所在班级： 702班
实验名称： 编写自己的网络嗅探器 实验日期：_2009_年_10_月_25_日
指导老师： 张玉清、宋杨 实验评分：
验收评语：
参与人员：
实验目的：
? 开发一个Windows平台上的网络嗅探工具
? 通过开发基于WinPcap的嗅探器，掌握嗅探器的工作原理，熟悉WinPcap的使用，掌握基于WinPcap网络嗅探器的开发过程
实验内容：
? 能列出监测主机的所有网卡。
? 能选择其中一个网卡进行监听
? 能捕获并显示流经网卡的数据包，并做相应的分析和统计
? 能设置捕获过滤规则（按协议类型、端口、地址等）
? 在TCP、UDP、ARP、ICMP、IGMP等协议中选择至少三种进行重点分析，
? 选择至少一种应用层协议如http、ftp等进行分析
? 能按照协议格式进行格式化显示。
? 有可视化操作界面，易于使用
实验环境：
Ø 硬件环境：
² 处理器：PentiumIII 800 以上
² 内存：1G
² 硬盘：40G
² 网卡：100M以上
² 网速：ISDN128K以上
Ø 软件环境：
² 操作系统：Windows XP with SP3 or Vista or Windows 7
² 开发工具：Visual Studio 20## with SP1
² 开发语言：C++
实验设计：
本实验的目标主要是利用WinPcap开发包工具，独立开发出一个网络嗅探器。因此可以首先根据WinPcap开发包提供的网络接口获取到底层的网卡信息及其数据包；然后再根据TCP/IP协议栈的结构，依次在数据链路层、网络层、数据传输层和应用层，分别进行数据包的分拆与解析，获取相应协议层的数据信息；再次经过几个最常用的协议，如针对Mac、ARP、IP、TCP、UDP、ICMP、HTTP等协议，进行测试；最后，对程序的结构框架、界面设计等不断地进行修正、改进，使自己开发的作品日臻完善。
详细过程（本文所有程序源码，均摘自于本人源程序）：
Ø 利用WinPcap开发包工具
² 获取本机所有网卡列表信息
pcap_if_t * MyWinPcap::GetAdapterList(void )
{
/* Retrieve the device list from the local machine */
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
pcap_if_t * m_alldevs = new pcap_if_t(); // ?????? allocate memory to sava temp all-devs ?????
if (pcap_findalldevs_ex(PCAP_SRC_IF_STRING, NULL /* auth is not needed */, &m_alldevs, errbuf) == -1) // if error
{
CString errmsg;
USES_CONVERSION;
errmsg.Format(TEXT("Error in cap_finalldevs_ex(): %s\n"),A2W(errbuf));
AfxMessageBox(errmsg);
return NULL;
}
else if(NULL == m_alldevs)
{
AfxMessageBox(TEXT("No interfaces found! Make sure WinPcap is installed..."));
return NULL;
}
else
return m_alldevs;
}
² 打开选中的网卡，获取数据包信息
pcap_if_t* CYGSnifferDlg::GetSelectedAdapter(int iSelectAdapterNo,int iTotalAdapter)
{
int i;
pcap_if_t* tmpAllDevs = tmpMyWinPcap.GetAdapterList();
pcap_if_t* pSeletedAdapter = new pcap_if_t;
pSeletedAdapter = NULL;
/* Jump to the selected adapter */
for(pSeletedAdapter = tmpAllDevs,i = 0;i < iSelectAdapterNo;pSeletedAdapter = pSeletedAdapter->next,i++); //********* turn to next piont *********
return pSeletedAdapter;
if(pSeletedAdapter)
{
delete pSeletedAdapter;
pSeletedAdapter = NULL;
}
}
DWORD WINAPI Thread_GetFilterData(LPVOID param)
{
pcap_if_t* pSelectedAdapter = (pcap_if_t*)param; // Get SelectedAdapter
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
CString errmsg;
pcap_t* adhandle;
/* Open the device */
if((adhandle = pcap_open(pSelectedAdapter->name,65536,PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,1000,NULL,errbuf)) == NULL)
{
USES_CONVERSION;
errmsg.Format(TEXT("Unable to open the adapter. %s is not supported by WinPcap"),pSelectedAdapter->name);
AfxMessageBox(errmsg);
/* At this point, we don't need any more the device list. Free it */
pcap_freealldevs(pSelectedAdapter);
return -1;
}
// filter packet data(protocol)
u_int netmask;
struct bpf_program fcode;
// get netmask
if(NULL != pSelectedAdapter->addresses)
netmask = ((struct sockaddr_in *)(pSelectedAdapter->addresses->netmask))->sin_addr.S_un.S_addr;
else
netmask = 0xffffff;
// comppile the filter
if(pcap_compile(adhandle,&fcode,packet_filter,1,netmask) < 0)
{
AfxMessageBox(TEXT("Unable to compile the packet filter. Check the syntax."));
/* Free the device list */
pcap_freealldevs(pSelectedAdapter);
return -1;
}
// set the filter
if(pcap_setfilter(adhandle,&fcode) < 0)
{
AfxMessageBox(TEXT("Error setting the filter."));
/* Free the device list */
pcap_freealldevs(pSelectedAdapter);
return -1;
}
pcap_freealldevs(pSelectedAdapter);
pcap_loop(adhandle, 0, packet_handler, NULL);
pcap_close(adhandle);
return 0;
}
² 调用WinPcap提供的回调函数
void packet_handler(u_char *param, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data)
{
pcap_pkthdr *header2 = new pcap_pkthdr;
u_char *pkt_data2 = new u_char[header->len];
memcpy(header2,header,sizeof(pcap_pkthdr));
memcpy(pkt_data2,pkt_data,header->len);
//PostMessage 只是把消息放入队列，不管其他程序是否处理都返回，然后继续执行;
//而SendMessage 必须等待其他程序处理消息后才返回，继续执行
::PostMessage(hDlgHandle, M_MESSAGEWINPCAP, (WPARAM)header2, (LPARAM)pkt_data2); // == ** Post Message ** ==
}
Ø 解析TCP/IP协议栈的结构
² 各层协议的头信息声明
// i386 is little_endian.
#ifndef LITTLE_ENDIAN
#define LITTLE_ENDIAN (1) //BYTE ORDER
#else
#error Redefine LITTLE_ORDER
#endif
//Mac头部，总长度字节
typedef struct ethernet_header
{
u_char dstmac[6]; //目标mac地址
u_char srcmac[6]; //源mac地址
u_short eth_type; //以太网类型
}ethernet_header;
/* 4 bytes IP address */
typedef struct ip_address{
u_char byte1; //IP地址第个字段
u_char byte2; //IP地址第个字段
u_char byte3; //IP地址第个字段
u_char byte4; //IP地址第个字段
}ip_address;
//IP头部，总长度字节
typedef struct ip_header
{
#if LITTLE_ENDIAN
u_char ihl:4; //首部长度
u_char version:4;//版本
#else
u_char version:4;//版本
u_char ihl:4; //首部长度
#endif
u_char tos; //服务类型
u_short tot_len; //总长度
u_short id; //标识号
#if LITTLE_ENDIAN
u_short frag_off:13;//分片偏移
u_short flag:3; //标志
#else
u_short flag:3; //标志
u_short frag_off:13;//分片偏移
#endif
u_char ttl; //生存时间
u_char protocol; //协议
u_short chk_sum; //检验和
struct ip_address srcaddr; //源IP地址
struct ip_address dstaddr; //目的IP地址
}ip_header;
//TCP头部，总长度字节
typedef struct tcp_header
{
u_short src_port; //源端口号
u_short dst_port; //目的端口号
u_int seq_no; //序列号
u_int ack_no; //确认号
#if LITTLE_ENDIAN
u_char reserved_1:4; //保留位中的位首部长度
u_char offset:4; //tcp头部长度
u_char flag:6; //6位标志
u_char reserved_2:2; //保留位中的位
#else
u_char offset:4; //tcp头部长度
u_char reserved_1:4; //保留位中的位首部长度
u_char reserved_2:2; //保留位中的位
u_char flag:6; //6位标志
#endif
u_short wnd_size; //16位窗口大小
u_short chk_sum; //16位TCP检验和
u_short urgt_p; //16为紧急指针
}tcp_header;
//UDP头部，总长度字节
typedef struct udp_header
{
u_short src_port; //远端口号
u_short dst_port; //目的端口号
u_short uhl; //udp头部长度
u_short chk_sum; //16位udp检验和
}udp_header;
//ICMP头部，总长度字节
typedef struct icmp_header
{
u_char type; //类型
u_char code; //代码
u_short chk_sum; //16位检验和
}icmp_header;
² 解析数据链路层的Mac协议
void CYGSnifferDlg::ShowMacDetail(HTREEITEM & hItem, const u_char * pkt_data)
{
ethernet_header *mac_hdr = (ethernet_header *)pkt_data;
hItem = m_treeDetailInfo.InsertItem(TEXT("MAC LAYER"));
CString str = NULL;
TCHAR mac_dstAddr[18];
TCHAR mac_srcAddr[18];
CString mac_strType = NULL;
GetMacType(mac_strType,ntohs(mac_hdr->eth_type),false); // 16-bit == u_short == ntohs() is to swap network to host
str.Format(TEXT("Mac Type = %s"),mac_strType);
m_treeDetailInfo.InsertItem(str,hItem);
GetMacAddress(mac_srcAddr,mac_hdr->srcmac);
str.Format(TEXT("Source Mac = %s"),mac_srcAddr);
m_treeDetailInfo.InsertItem(str,hItem);
GetMacAddress(mac_dstAddr,mac_hdr->dstmac);
str.Format(TEXT("Dest Mac = %s"),mac_dstAddr);
m_treeDetailInfo.InsertItem(str,hItem);
}
² 解析网络层的IP、ARP、RARP等协议
void CYGSnifferDlg::GetMacType(CString ð_strType, u_short eth_Type, bool isFirst) //& is to pass address
{
if(isFirst)
iStatistic_TotalProtocol++;
switch(eth_Type)
{
case 0x0800:
eth_strType = TEXT("IP");
if(isFirst)
iStatistic_TotalIP++;
break;
case 0x0806:
eth_strType = TEXT("ARP");
if(isFirst)
iStatistic_TotalARP++;
break;
case 0x8035:
eth_strType = TEXT("RARP");
break;
case 0x880B:
eth_strType = TEXT("PPP");
break;
case 0x814C:
eth_strType = TEXT("SNMP");
break;
default:
eth_strType = TEXT("other");
break;
}
}
² 解析数据传输层的TCP、UDP、ICMP等协议
void CYGSnifferDlg::GetIPType(CString &ip_strIP, u_short ip_Type, bool isFirst)
{
switch(ip_Type)
{
case 1:
ip_strIP = TEXT("ICMP");
if(isFirst)
iStatistic_TotalICMP++;
break;
case 6:
ip_strIP = TEXT("TCP");
if(isFirst)
iStatistic_TotalTCP++;
break;
case 17:
ip_strIP = TEXT("UDP");
if(isFirst)
iStatistic_TotalUDP++;
break;
default:
ip_strIP = TEXT("other");
break;
}
}
² 解析应用层的HTTP协议（基于传输层的TCP协议）
bool CYGSnifferDlg::IsHTTP(const u_char *pkt_data)
{
ip_header *ip_hdr = (ip_header *)(pkt_data+14);
u_short ip_hdrLen = ip_hdr->ihl*4;
tcp_header * tcp_hdr = (tcp_header *)(pkt_data+14+ip_hdrLen);
u_short tcp_hdrLen = tcp_hdr->offset*4;
u_char *http_pkt = (u_char *)(pkt_data+14+ip_hdrLen+tcp_hdrLen);
u_short http_pktLen = ntohs(ip_hdr->tot_len) - (ip_hdrLen+tcp_hdrLen); //u_short httpLen2 = header->len - (14+ip_hdrLen+tcp_hdrLen);
CString chrTmp = NULL;
CString strTmp = NULL;
CString strHttp = NULL;
int httpPos = 0;
if(ip_hdr->protocol == 6)
{
for(int i=0;i<http_pktLen;i++) // 仅提取第一行是否含有HTTP字符串
{
chrTmp.Format(TEXT("%c"),http_pkt[i]);
strTmp += chrTmp;
if(i>2 && http_pkt[i-1]==13 && http_pkt[i]==10)
break;
}
//AfxMessageBox(strTmp);
httpPos = strTmp.Find(TEXT("HTTP"),0);
if(httpPos != -1 && httpPos != 65535) // 如果第一行含有字符串HTTP，则为HTTP协议
{
iStatistic_TotalHTTP++;
return true;
}
else
return false;
}
return false;
}
Ø 测试各个协议层的数据信息
Mac、IP、UDP、TCP、HTTP等协议及其统计信息
Mac、IP、ARP、TCP、UDP、ICMP等协议及其统计信息
Ø 修正与改进，使之日臻完善
² 运用了多线程技术，进行抓包处理，使其速度、性能得到了有效改善
例如： m_hdlThread = CreateThread(NULL,0,Thread_GetFilterData,(LPVOID)pSelectAdapter,0,&dwThread);
² 运用了消息传递技术，使其能够在主线程（即主对话框线程）与子线程（即自己新创建的抓包线程）进行通信
例如：::PostMessage(hDlgHandle, M_MESSAGEWINPCAP, (WPARAM)header2, (LPARAM)pkt_data2); // == ** Post Message ** ==
² 运用了文件的存储与读取方法，节省了内存的消耗
// Append packet
void MyWinPcap::AppendPacket(packet *pkt)
{
const pcap_pkthdr *header = pkt->header;
const u_char *data = pkt->pkt_data;
++m_iCurNo;
packet_index index;
index.no = m_iCurNo;
index.pos = m_pfileData->GetPosition();
index.len = sizeof(pcap_pkthdr) + header->len;
m_pfileIndex->SeekToEnd();
m_pfileIndex->Write(&index,sizeof(packet_index));
m_pfileData->SeekToEnd();
m_pfileData->Write(header,sizeof(pcap_pkthdr));
m_pfileData->Write(data,header->len);
m_pfileIndex->Flush(); // write from memory to disk immediatly
m_pfileData->Flush();
}
// Get packet
packet * MyWinPcap::GetPacket(int m_iNo)
{
int iPos = (m_iNo-1)*sizeof(packet_index);
packet_index pIndex;
m_pfileIndex->Seek(iPos,CFile::begin);
m_pfileIndex->Read(&pIndex,sizeof(packet_index));
m_pfileData->Seek(pIndex.pos,CFile::begin);
byte *buffer = new byte[pIndex.len];
m_pfileData->Read(buffer,pIndex.len);
packet *pkt = new packet();
pkt->header = (pcap_pkthdr *)buffer;
pkt->pkt_data = (u_char *)(buffer+sizeof(pcap_pkthdr));
return pkt;
}
² 增加了版本、作者等信息显示说明，详见请点击“版本信息”按钮
² 优化了界面布局，使其更加的紧促，但又不足之处，例如没有菜单，只有按钮，这尚需要进一步的优化界面布局
实验结论：
通过了近一个月的努力学习与实践运用，终于制作出了一个实现网络嗅探的基本功能的网络嗅探器，较为合理、圆满的完成了本实验的各项实验要求，取得了应有的实验效果。
² 能列出监测主机的所有网卡，并显示在网卡列表框中。
² 能选择其中的一个网卡进行监听，并记录器数据信息
² 能捕获并显示流经网卡的数据包，并做相应的分析和统计
² 能设置捕获过滤规则（按协议类型、端口、地址等，但是仍然不够完善，尚需改进）
² 在TCP、UDP、ARP、ICMP、IGMP等协议都能进行重点分析
² 选择了一种应用层协议如http进行分析
² 能按照协议格式进行格式化显示
² 有可视化操作界面，易于使用
实验体会：（碰到的问题、如何解决、有何体会）
通过自学，亲自动手，一点一滴的积累并实现，完成了一个具备了基本功能的网络嗅探器，受益良多。
Ø 学习了WinPcap开发工具包，对其在网络底层实现和接口运用的方面，有了更加清楚、较为深入的认识与掌握，熟练学会了如何利用WinPcap工具开发上实现网络协议编程
Ø 通过实现了一个基于WinPcap的网络嗅探器，我对网络协议栈有了更加深入的了解与认识，并懂得了基本的网络协议栈的实现与应用，对以后网络学习和网络编程，将会大有裨益。
Ø 通过自己制作网络嗅探器，我对网络嗅探器的开发流程、基本原理和应用领域，有了大体的认识与掌握，知道制作网络嗅探器的基本方法与步骤，并知道如何利用网络嗅探器应用于自己所关心的网络领域。
Ø 通过近一个月的学习、理解、实践、掌握、应用WinPcap和网络嗅探器，我对新知识、新事物的学习、实践与应用的方法与途径，有了更加深入的认识与掌握，能够较为快速的汲取新知识、运用新概念、应用于新领域，这种能力的培养，才是最重要的，也将是对我以后的学习和工作，会产生很好的引导与启发作用。
学生签名： 杨刚
日期： 2009.10.25
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