python使用libpcap函式庫進行抓包及資料處理的操作方法

本篇文章為大家帶來了關於Python的相關知識，其中主要介紹了使用libpcap庫進行抓包及數據處理的操作方法，包括了安裝libpcap、使用libpcap庫等等內容，下面一起來看一下，希望對大家有幫助。

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python版本：python 3.9

#libpcap版本：1.11.0b7

python libpcap函式庫是底層綁定c語言libpcap函式庫的開發包，設計用來提供python應用程式可存取的unix c libpcap函式庫API（以及win32系統提供的Npcap、WinPcap），直接使用底層c程式碼，效能很好。

這裡記錄下Windows 10 環境下python3.9如何安裝及使用libpcap函式庫（Linux和mac系統可參考Windows）。

pypi網址：https://pypi.org/project/libpcap/

github 網址：https://github.com/karpierz/libpcap

#一、安裝libpcap函式庫

#1、線上安裝

直接使用pip安裝：

pip install libpcap

預設安裝最新版本。

2、離線安裝

#2.1 下載離線安裝檔

可以在pypi頁面原始碼或whl檔。

2.2 執行離線安裝作業

1) 可以使用原始碼進行安裝

解壓縮檔案到目前目錄，然後執行安裝指令：

python -m pip install ./libpcap-1.11.0b7

2）也可以使用whl檔案進行離線安裝

安裝指令如下：

python -m pip install libpcap-1.11.0b7-py3-none-any.whl

二、使用libpcap函式庫

#1、導入及指定pcap函式庫

import libpcap
libpcap.config(LIBPCAP="wpcap")

2、常用API介紹

tcpdump就是以libpcap為基礎實現的，c語言libpcap的文檔可以在tcpdump官網找的：

https://www.tcpdump.org/manpages /pcap.3pcap.html

這裡描述下python常用介面。

2.1 取得網路設備介面

• lookupdev(errbuf)

功能：此函數用於尋找網路設備，傳回的值可以被open_live函數直接呼叫。

參數：

errbuf為c語言字串類型，用於取得錯誤訊息。

使用範例：

import ctypes as ct
import libpcap as pcap
errbuf = ct.create_string_buffer(pcap.PCAP_ERRBUF_SIZE + 1)
device = pcap.lookupdev(errbuf)
print(errbuf.value)

• findalldevs(alldevs, errbuf)

#功能：此函數用於尋找所有網路設備。

參數：

alldevs為pcap_if_t結構體指針，用於儲存查找到的所有網路設備資訊。

errbuf為c語言字串類型，用於取得錯誤訊息。

使用範例：

import ctypes as ct
import libpcap as pcap
errbuf = ct.create_string_buffer(pcap.PCAP_ERRBUF_SIZE + 1)
alldevs = ct.POINTER(pcap.pcap_if_t)()    
pcap.findalldevs(ct.byref(alldevs), errbuf)
print(alldevs[0].name)
pcap.freealldevs(alldevs)

2.2 抓包介面

• open_live(device:bytes,snaplen:int,promisc:int,to_ms:int, errbuf)

功能：此函數用於開啟一個用於擷取資料的網路裝置

參數：

device為網路介面的名字，可透過api獲取，也可以人為指定，如："eth0"

snaplen是捕獲資料包的長度，不能大於65535

promise用於標記是否開啟混雜模式，1代表混雜模式，其它值代表非混雜模式

to_ms代表需要等待的毫秒數，超過這個時間後，獲得資料包的函數會立即返回，0表示一直等待直到有資料包到來

#errbuf為c語言字串類型，用於取得錯誤訊息。

傳回值：傳回pcap_t類型指針，後面的所有操作都要使用這個指針。

使用範例：

import ctypes as ct
import libpcap as pcap
device = b'eth0' # linux 
errbuf = ct.create_string_buffer(pcap.PCAP_ERRBUF_SIZE + 1)
handle = pcap.open_live(device,4096,1,1000,errbuf)
if errbuf.value:
    print("hanle error :",errbuf.value)

• open_offline(fname:bytes,errbuf)

功能：此函數用於開啟離線抓包檔案

參數：

fname為檔案名稱，例如：b"/tmp/test1.cap"

errbuf為c語言字串類型，用於獲取錯誤訊息.

傳回值：傳回pcap_t類型指針，後面的所有操作都要使用這個指針。

使用範例：

import ctypes as ct
import libpcap as pcap
errbuf = ct.create_string_buffer(pcap.PCAP_ERRBUF_SIZE + 1)
handle = pcap.open_offline(fname,errbuf)
if errbuf.value:
    print("hanle error :",errbuf.value)

2.3 封包取得介面

• next(handle,pheader)

#功能：此函數用於取得資料包，一次只取得一個包。

參數：

handle为pcap_t类型指针

pheader为pcap_pkthdr结构体指针，可通过pkthdr函数创建

返回值：返回u_char类型指针,代表包数据，可使用struct.unpack函数解析

使用示例：

import libpcap as pcap
pheader = pcap.pkthdr()
packet = pcap.next(handle,pheader)

2.4 写文件接口

• dump_open(handle,fname:bytes)

功能：该函数用于打开文件，存储获取到的数据包。

参数：

handle为pcap_t类型指针

fname为文件名称

返回值：返回pcap_dumper_t 类型指针,后面的所有操作都要使用这个指针。

使用示例：

import libpcap as pcap

fname = b"realtime1.cap"
fPcap = pcap.dump_open(handle,fname)

• dump(handle,pheader,packet)

功能：该函数用于存储获取到的数据包。

参数：

handle为pcap_dumper_t类型指针

pheader为pcap_pkthdr结构体指针

packet是数据包

返回值：无返回值

使用示例：

fPcapUbyte = ct.cast(fPcap,ct.POINTER(ct.c_ubyte))
pcap.dump(fPcapUbyte,pheader,packet)

• dump_flush(handle)

功能：该函数用于将缓存的数据刷到磁盘

参数：

handle为pcap_dumper_t类型指针

返回值：错误码，0代表成功，-1代表出错

2.5 资源释放接口

• close(handle)

功能：释放pcap_t类型指针

参数：

handle为pcap_t类型指针

返回值：无返回值

• dump_close(handle)

功能：释放pcap_dumper_t类型指针

参数：

handle为pcap_dumper_t类型指针

返回值：无返回值

3、典型使用场景

3.1、网卡实时抓包

可以使用libpcap库进行网卡实时数据抓包，这里进行简单的示例：

1）首先需要获取或指定抓包设备

方法1 ：指定网卡接口名称

device = b'\Device\NPF_{BFDBF91E-9848-417D-B8AB-D3ED19990717}' # windows

device = b'eth0' # linux

Windows网卡接口名称可在wireshark的捕获界面看到，具体如下：

linux网卡名称获取：ifconfig

方法2 ：使用lookupdev获取网卡接口名称

device = pcap.lookupdev(errbuf)

方法3 ：使用findalldevs获取网卡接口名称

alldevs = ct.POINTER(pcap.pcap_if_t)()

pcap.findalldevs(ct.byref(alldevs), errbuf)

device =alldevs[0].name

2）使用open_live函数进行网卡抓包；

3）使用pkthdr函数创建header，获取包头信息（时间戳、包大小）；

4）使用next函数循环读取数据包，需要注意的是，获取的packet对象的contents是C语言类型，需要使用它ctypes的pointer函数进行转换；

5）数据包（比如IP头）的解析可使用struct的unpack函数；

6）如果要将抓包数据存盘，可使用dump_open、dump、dump_flush系列函数进行操作，需要注意的是，dump_open函数的第二个参数必须是byte类型；

示例代码及运行效果：

3.2、离线数据解析

可以使用libpcap库进行离线抓包文件的解析，这里进行简单的示例：

1）首先需要使用open_offline函数打开pcap文件，需要注意的是，函数的第一个参数必须是byte类型；

2）使用pkthdr函数创建header，获取包头信息（时间戳、包大小）；

3）使用next函数循环读取数据包，需要注意的是，获取的packet对象的contents是C语言类型，需要使用它ctypes的pointer函数进行转换；

4）数据包（比如IP头）的解析可使用struct的unpack函数；

示例代码及运行效果：

3.3、使用过滤条件抓包

网卡实时抓包和离线数据解析时，可以设置过滤条件，避免数据量过大。

过滤条件示例：

1） 过滤IP

• host 过滤某个ip的所有包

host 8.8.8.8

• src 过滤源ip

src 8.8.8.8

• dst过滤目的ip

dst 8.8.8.8

2）过滤端口

• port进行单个端口过滤

port 22

• portange进行多个端口过滤

portange 1-1024

• 可使用src或dst指定端口方向

src port 22

dst port 22

3）指定协议

tcp

udp

icmp

4）使用组合条件

• and 进行与逻辑

src localhost and dst port 22

src localhost && dst port 22

• or 进行或逻辑

port 80 or 22

port 80 || 22

範例程式碼及運行效果：

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