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聊聊tcpdump与Wireshark抓包分析

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书海陶然
2016.05.25 11:44* 字数 4929

1 起因#

前段时间,一直在调线上的一个问题:线上应用接受POST请求,请求body中的参数获取不全,存在丢失的状况。这个问题是偶发性的,大概发生的几率为5%-10%左右,这个概率已经相当高了。在排查问题的过程中使用到了tcpdump和Wireshark进行抓包分析。感觉这两个工具搭配起来干活,非常完美。所有的网络传输在这两个工具搭配下,都无处遁形。

为了更好、更顺手地能够用好这两个工具,特整理本篇文章,希望也能给大家带来收获。为大家之后排查问题,添一利器。

2 tcpdump与Wireshark介绍#

在网络问题的调试中,tcpdump应该说是一个必不可少的工具,和大部分linux下优秀工具一样,它的特点就是简单而强大。它是基于Unix系统的命令行式的数据包嗅探工具,可以抓取流动在网卡上的数据包

默认情况下,tcpdump不会抓取本机内部通讯的报文。根据网络协议栈的规定,对于报文,即使是目的地是本机,也需要经过本机的网络协议层,所以本机通讯肯定是通过API进入了内核,并且完成了路由选择。【比如本机的TCP通信,也必须要socket通信的基本要素:src ip port dst ip port】

如果要使用tcpdump抓取其他主机MAC地址的数据包,必须开启网卡混杂模式,所谓混杂模式,用最简单的语言就是让网卡抓取任何经过它的数据包,不管这个数据包是不是发给它或者是它发出的。一般而言,Unix不会让普通用户设置混杂模式,因为这样可以看到别人的信息,比如telnet的用户名和密码,这样会引起一些安全上的问题,所以只有root用户可以开启混杂模式,开启混杂模式的命令是:ifconfig en0 promisc, en0是你要打开混杂模式的网卡

Linux抓包原理:

Linux抓包是通过注册一种虚拟的底层网络协议来完成对网络报文(准确的说是网络设备)消息的处理权。当网卡接收到一个网络报文之后,它会遍历系统中所有已经注册的网络协议,例如以太网协议、x25协议处理模块来尝试进行报文的解析处理,这一点和一些文件系统的挂载相似,就是让系统中所有的已经注册的文件系统来进行尝试挂载,如果哪一个认为自己可以处理,那么就完成挂载。

当抓包模块把自己伪装成一个网络协议的时候,系统在收到报文的时候就会给这个伪协议一次机会,让它来对网卡收到的报文进行一次处理,此时该模块就会趁机对报文进行窥探,也就是把这个报文完完整整的复制一份,假装是自己接收到的报文,汇报给抓包模块。

Wireshark是一个网络协议检测工具,支持Windows平台、Unix平台、Mac平台,一般只在图形界面平台下使用Wireshark,如果是Linux的话,直接使用tcpdump了,因为一般而言Linux都自带的tcpdump,或者用tcpdump抓包以后用Wireshark打开分析。

在Mac平台下,Wireshark通过WinPcap进行抓包,封装的很好,使用起来很方便,可以很容易的制定抓包过滤器或者显示过滤器,具体简单使用下面会介绍。Wireshark是一个免费的工具,只要google一下就能很容易找到下载的地方。

所以,tcpdump是用来抓取数据非常方便,Wireshark则是用于分析抓取到的数据比较方便。

3 tcpdump使用#

3.1 语法##

tcpdump [ -AdDefIKlLnNOpqRStuUvxX ] [ -B buffer_size ] [ -c count ]
        [ -C file_size ] [ -G rotate_seconds ] [ -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 postrotate-command ] [ -Z user ]
        [ expression ]
  1. 类型的关键字

host(缺省类型): 指明一台主机,如:host 210.27.48.2

net: 指明一个网络地址,如:net 202.0.0.0

port: 指明端口号,如:port 23

  1. 确定方向的关键字

src: src 210.27.48.2, IP包源地址是210.27.48.2

dst: dst net 202.0.0.0, 目标网络地址是202.0.0.0

dst or src(缺省值)

dst and src

  1. 协议的关键字:缺省值是监听所有协议的信息包

fddi

ip

arp

rarp

tcp

udp

  1. 其他关键字

gateway

broadcast

less

greater

  1. 常用表达式:多条件时可以用括号,但是要用\转义

非 : ! or "not" (去掉双引号)

且 : && or "and"

或 : || or "or"

3.2 选项##

-A:以ASCII编码打印每个报文(不包括链路层的头),这对分析网页来说很方便;
-a:将网络地址和广播地址转变成名字; 
-c<数据包数目>:在收到指定的包的数目后,tcpdump就会停止;
-C:用于判断用 -w 选项将报文写入的文件的大小是否超过这个值,如果超过了就新建文件(文件名后缀是1、2、3依次增加);
-d:将匹配信息包的代码以人们能够理解的汇编格式给出; 
-dd:将匹配信息包的代码以c语言程序段的格式给出; 
-ddd:将匹配信息包的代码以十进制的形式给出;
-D:列出当前主机的所有网卡编号和名称,可以用于选项 -i;
-e:在输出行打印出数据链路层的头部信息; 
-f:将外部的Internet地址以数字的形式打印出来; 
-F<表达文件>:从指定的文件中读取表达式,忽略其它的表达式; 
-i<网络界面>:监听主机的该网卡上的数据流,如果没有指定,就会使用最小网卡编号的网卡(在选项-D可知道,但是不包括环路接口),linux 2.2 内核及之后的版本支持 any 网卡,用于指代任意网卡; 
-l:如果没有使用 -w 选项,就可以将报文打印到 标准输出终端(此时这是默认); 
-n:显示ip,而不是主机名; 
-N:不列出域名; 
-O:不将数据包编码最佳化; 
-p:不让网络界面进入混杂模式; 
-q:快速输出,仅列出少数的传输协议信息; 
-r<数据包文件>:从指定的文件中读取包(这些包一般通过-w选项产生); 
-s<数据包大小>:指定抓包显示一行的宽度,-s0表示可按包长显示完整的包,经常和-A一起用,默认截取长度为60个字节,但一般ethernet MTU都是1500字节。所以,要抓取大于60字节的包时,使用默认参数就会导致包数据丢失; 
-S:用绝对而非相对数值列出TCP关联数; 
-t:在输出的每一行不打印时间戳; 
-tt:在输出的每一行显示未经格式化的时间戳记; 
-T<数据包类型>:将监听到的包直接解释为指定的类型的报文,常见的类型有rpc (远程过程调用)和snmp(简单网络管理协议); 
-v:输出一个稍微详细的信息,例如在ip包中可以包括ttl和服务类型的信息; 
-vv:输出详细的报文信息; 
-x/-xx/-X/-XX:以十六进制显示包内容,几个选项只有细微的差别,详见man手册; 
-w<数据包文件>:直接将包写入文件中,并不分析和打印出来;
expression:用于筛选的逻辑表达式;

3.3 命令实践##

  1. 直接启动tcpdump,将抓取所有经过第一个网络接口上的数据包
tcpdump

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump
Password:
tcpdump: data link type PKTAP
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on pktap, link-type PKTAP (Packet Tap), capture size 262144 bytes
11:00:19.788139 IP 10.37.63.3.50809 > 10.37.253.32.socks: Flags [.], ack 151417909, win 4096, length 0
11:00:19.790267 IP 10.37.253.32.socks > 10.37.63.3.50809: Flags [.], ack 1, win 560, options [nop,nop,TS val 1323324836 ecr 501713973], length 0
11:00:19.851362 IP 10.37.63.53.57443 > 239.255.255.250.ssdp: UDP, length 133
11:00:19.851367 IP 10.37.63.107.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:00:19.851369 IP 10.37.63.138.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:00:20.060087 IP 10.37.63.71.54616 > 239.255.255.250.ssdp: UDP, length 133
  1. 抓取所有经过指定网络接口上的数据包
tcpdump -i en0

如果不指定网卡,默认tcpdump只会监视第一个网络接口,一般是eth0,下面的例子都没有指定网络接口。

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -i en0
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
11:04:31.780759 IP 10.37.63.100.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
  1. 抓取所有经过 en0,目的或源地址是 10.37.63.255 的网络数据:
tcpdump -i en0 host 10.37.63.255

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump host 10.37.63.255
tcpdump: data link type PKTAP
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on pktap, link-type PKTAP (Packet Tap), capture size 262144 bytes
11:07:23.807683 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:07:23.913143 IP 10.37.63.95.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:07:24.538785 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:07:24.643311 IP 10.37.63.95.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:07:24.747672 IP 10.37.63.87.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): REGISTRATION; REQUEST; BROADCAST
11:07:25.374527 IP 10.37.63.95.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:07:26.209995 IP 10.37.63.86.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:07:26.210530 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
  1. 抓取主机10.37.63.255和主机10.37.63.61或10.37.63.95的通信:
tcpdump host 10.37.63.255 and \(10.37.63.61 or 10.37.63.95 \)

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump host 10.37.63.255 and \(10.37.63.61 or 10.37.63.95 \)
tcpdump: data link type PKTAP
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on pktap, link-type PKTAP (Packet Tap), capture size 262144 bytes
11:10:38.395320 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:10:39.234047 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:10:39.962286 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:10:48.422443 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:10:49.153630 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:10:49.894146 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
11:10:52.600297 IP 10.37.63.61.netbios-ns > 10.37.63.255.netbios-ns: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
  1. 抓取主机192.168.13.210除了和主机10.37.63.61之外所有主机通信的数据包:
tcpdump -n host 10.37.63.255 and ! 10.37.63.61

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -n host 10.37.63.255 and ! 10.37.63.61
tcpdump: data link type PKTAP
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on pktap, link-type PKTAP (Packet Tap), capture size 262144 bytes
15:54:33.921068 IP 10.37.63.86.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
15:54:34.025490 IP 10.37.63.86.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
15:54:34.025492 IP 10.37.63.86.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
15:54:34.338753 IP 10.37.63.56.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
15:54:35.174516 IP 10.37.63.88.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
15:54:35.204268 IP 10.37.63.56.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
15:54:35.592199 IP 10.37.63.135.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
  1. 抓取主机10.37.63.255除了和主机10.37.63.61之外所有主机通信的ip包
tcpdump ip -n host 10.37.63.255 and ! 10.37.63.61

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump ip -n host 10.37.63.255 and ! 10.37.63.61
Password:
tcpdump: data link type PKTAP
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on pktap, link-type PKTAP (Packet Tap), capture size 262144 bytes
16:02:48.168264 IP 10.37.63.107.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:48.272626 IP 10.37.63.28.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:48.586137 IP 10.37.63.75.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:48.586140 IP 10.37.63.48.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:48.586201 IP 10.37.63.48.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:48.586202 IP 10.37.63.48.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:48.690751 IP 10.37.63.103.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:49.004792 IP 10.37.63.28.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:49.212622 IP 10.37.63.88.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:49.317969 IP 10.37.63.48.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:49.317972 IP 10.37.63.48.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
16:02:49.318301 IP 10.37.63.48.137 > 10.37.63.255.137: NBT UDP PACKET(137): QUERY; REQUEST; BROADCAST
  1. 抓取主机10.37.63.3发送的所有数据:
tcpdump -i en0 src host 10.37.63.3 (注意数据流向)

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -i en0 src host 10.37.63.3
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
16:08:05.698674 IP 10.37.63.3.51503 > 101.201.169.146.https: Flags [.], ack 3067697680, win 4096, length 0
16:08:06.225543 IP 10.37.63.3.56531 > 10.37.253.51.domain: 49330+ PTR? 3.63.37.10.in-addr.arpa. (41)
16:08:06.228851 IP 10.37.63.3.56781 > 10.37.253.51.domain: 9247+ PTR? 146.169.201.101.in-addr.arpa. (46)
16:08:07.247441 IP 10.37.63.3.53716 > 10.37.253.51.domain: 60009+ PTR? 51.253.37.10.in-addr.arpa. (43)
16:08:08.198285 IP 10.37.63.3.newoak > 123.151.13.85.irdmi: UDP, length 47
16:08:08.254488 IP 10.37.63.3.51134 > 10.37.253.51.domain: 52763+ PTR? 85.13.151.123.in-addr.arpa. (44)
16:08:08.917142 IP 10.37.63.3.51815 > 106.11.4.88.https: Flags [P.], seq 341932595:341932930, ack 4196579612, win 65535, length 335
16:08:08.918050 IP 10.37.63.3.51815 > 106.11.4.88.https: Flags [P.], seq 335:804, ack 1, win 65535, length 469
16:08:08.984637 IP 10.37.63.3.51815 > 106.11.4.88.https: Flags [.], ack 292, win 65535, length 0
  1. 抓取主机10.37.63.3接收的所有数据:
tcpdump -i en0 dst host 10.37.63.3 (注意数据流向) 

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -i en0 dst host 10.37.63.3
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
16:10:00.120346 IP 123.151.13.85.irdmi > 10.37.63.3.newoak: UDP, length 47
16:10:00.447742 IP 106.11.4.88.https > 10.37.63.3.51840: Flags [.], ack 3563461726, win 62712, length 0
16:10:00.449252 IP 106.11.4.88.https > 10.37.63.3.51840: Flags [P.], seq 0:291, ack 1, win 62712, length 291
16:10:00.590941 IP 10.37.253.51.domain > 10.37.63.3.62089: 38134 NXDomain 0/1/0 (101)
16:10:00.593145 IP 10.37.253.51.domain > 10.37.63.3.56987: 19136 NXDomain* 0/0/0 (41)
16:10:01.598164 IP 10.37.253.51.domain > 10.37.63.3.63380: 43688 NXDomain* 0/0/0 (43)
16:10:03.194440 IP 123.151.13.85.irdmi > 10.37.63.3.newoak: UDP, length 79
16:10:03.880803 IP 106.11.4.88.https > 10.37.63.3.51840: Flags [.], ack 806, win 63784, length 0
16:10:03.883452 IP 106.11.4.88.https > 10.37.63.3.51840: Flags [P.], seq 291:582, ack 806, win 63784, length 291
16:10:04.051402 IP dns15.online.tj.cn.irdmi > 10.37.63.3.terabase: UDP, length 87
  1. 抓取主机10.37.63.3所有在TCP 80端口的数据包:
tcpdump -i en0 host 10.37.63.3 and tcp port 80

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -i en0 host 10.37.63.3 and tcp port 80
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
16:13:34.869399 IP 10.37.63.3.51843 > cncln.online.ln.cn.http: Flags [.], ack 3148173637, win 8192, length 0
16:13:34.890175 IP cncln.online.ln.cn.http > 10.37.63.3.51843: Flags [.], ack 1, win 31, length 0
16:13:49.497784 IP 10.37.63.3.51845 > 27.221.81.19.http: Flags [.], ack 3932049450, win 4096, length 0
16:13:49.497786 IP 10.37.63.3.51844 > 27.221.81.19.http: Flags [.], ack 3635221024, win 4096, length 0
16:13:49.513952 IP 27.221.81.19.http > 10.37.63.3.51845: Flags [.], ack 1, win 122, options [nop,nop,TS val 4035158002 ecr 876369829], length 0
16:13:49.518587 IP 27.221.81.19.http > 10.37.63.3.51844: Flags [.], ack 1, win 122, options [nop,nop,TS val 4035158002 ecr 876369829], length 0
  1. 抓取HTTP主机10.37.63.3在80端口接收到的数据包:
tcpdump -i en0 host 10.37.63.3 and dst port 80

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -i en0 host 10.37.63.3 and dst port 80
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
16:19:36.187617 IP 10.37.63.3.51901 > 180.149.132.47.http: Flags [P.], seq 219000907:219001688, ack 4212585623, win 8192, length 781: HTTP: GET / HTTP/1.1
16:19:36.194163 IP 10.37.63.3.51901 > 180.149.132.47.http: Flags [.], ack 292, win 8182, length 0
16:19:36.194292 IP 10.37.63.3.51901 > 180.149.132.47.http: Flags [.], ack 453, win 8186, length 0
  1. 抓取所有经过 en0,目的或源端口是 25 的网络数据
tcpdump -i en0 port 25

# 源端口
tcpdump -i en0 src port 25
# 目的端口
tcpdump -i en0 dst port 25网络过滤
  1. 抓取所有经过 en0,网络是 192.168上的数据包
tcpdump -i en0 net 192.168
tcpdump -i en0 src net 192.168
tcpdump -i en0 dst net 192.168
tcpdump -i en0 net 192.168.1
tcpdump -i en0 net 192.168.1.0/24
  1. 协议过滤
tcpdump -i en0 arp
tcpdump -i en0 ip
tcpdump -i en0 tcp
tcpdump -i en0 udp
tcpdump -i en0 icmp
  1. 抓取所有经过 en0,目的地址是 192.168.1.254 或 192.168.1.200 端口是 80 的 TCP 数据
tcpdump -i en0 '((tcp) and (port 80) and ((dst host 192.168.1.254) or (dst host 192.168.1.200)))'
  1. 抓取所有经过 en0,目标 MAC 地址是 00:01:02:03:04:05 的 ICMP 数据
tcpdump -i eth1 '((icmp) and ((ether dst host 00:01:02:03:04:05)))'
  1. 抓取所有经过 en0,目的网络是 192.168,但目的主机不是 192.168.1.200 的 TCP 数据
tcpdump -i en0 '((tcp) and ((dst net 192.168) and (not dst host 192.168.1.200)))'
  1. 只抓 SYN 包
tcpdump -i en0 'tcp[tcpflags] = tcp-syn'
  1. 抓 SYN, ACK
tcpdump -i en0 'tcp[tcpflags] & tcp-syn != 0 and tcp[tcpflags] & tcp-ack != 0'
  1. 抓 SMTP 数据,抓取数据区开始为"MAIL"的包,"MAIL"的十六进制为 0x4d41494c
tcpdump -i en0 '((port 25) and (tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x4d41494c))'
  1. 抓 HTTP GET 数据,"GET "的十六进制是 0x47455420
tcpdump -i en0 'tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x47455420'

# 0x4745 为"GET"前两个字母"GE",0x4854 为"HTTP"前两个字母"HT"
tcpdump  -XvvennSs 0 -i en0 tcp[20:2]=0x4745 or tcp[20:2]=0x4854
  1. 抓 SSH 返回,"SSH-"的十六进制是 0x5353482D
tcpdump -i en0 'tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x5353482D'

# 抓老版本的 SSH 返回信息,如"SSH-1.99.."
tcpdump -i en0 '(tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x5353482D) and (tcp[((tcp[12]>>2)+4):2] = 0x312E)' 
  1. 高级包头过滤

如前两个的包头过滤,首先了解如何从包头过滤信息:

proto[x:y]          : 过滤从x字节开始的y字节数。比如ip[2:2]过滤出3、4字节(第一字节从0开始排)
proto[x:y] & z = 0  : proto[x:y]和z的与操作为0
proto[x:y] & z !=0  : proto[x:y]和z的与操作不为0
proto[x:y] & z = z  : proto[x:y]和z的与操作为z
proto[x:y] = z      : proto[x:y]等于z

操作符 : >, <, >=, <=, =, !=

抓取端口大于1024的TCP数据包:

tcpdump -i en0 'tcp[0:2] > 1024'
  1. 抓 DNS 请求数据
tcpdump -i en0 udp dst port 53
  1. 其他

-c 参数对于运维人员来说也比较常用,因为流量比较大的服务器,靠人工 CTRL+C 还是抓的太多,于是可以用-c 参数指定抓多少个包。

time tcpdump -nn -i en0 'tcp[tcpflags] = tcp-syn' -c 10000 > /dev/null

上面的命令计算抓 10000 个 SYN 包花费多少时间,可以判断访问量大概是多少。

实时抓取端口号8000的GET包,然后写入GET.log

tcpdump -i en0 '((port 8000) and (tcp[(tcp[12]>>2):4]=0x47455420))' -nnAl -w /tmp/GET.log

3.4 抓个网站练练##

想抓取访问某个网站时的网络数据。比如网站 http://www.baidu.com/ 怎么做?

  1. 通过tcpdump截获主机www.baidu.com发送与接收所有的数据包
tcpdump -i en0 host www.baidu.com

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -i en0 host www.baidu.com
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  1. 访问这个网站
wget www.baidu.cn

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -i en0 host www.baidu.com
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
16:43:08.444405 IP 10.37.63.3.52302 > 61.135.169.121.http: Flags [S], seq 3066364056, win 65535, options [mss 1460,nop,wscale 5,nop,nop,TS val 878169772 ecr 0,sackOK,eol], length 0
16:43:08.446470 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52302: Flags [S.], seq 3537377541, ack 3066364057, win 65535, options [mss 1440,nop,wscale 7,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,sackOK,eol], length 0
16:43:08.446517 IP 10.37.63.3.52302 > 61.135.169.121.http: Flags [.], ack 1, win 8192, length 0
16:43:08.446553 IP 10.37.63.3.52302 > 61.135.169.121.http: Flags [P.], seq 1:142, ack 1, win 8192, length 141: HTTP: GET / HTTP/1.1
16:43:08.450529 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52302: Flags [.], ack 142, win 202, length 0
16:43:08.451264 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52302: Flags [P.], seq 1:962, ack 142, win 202, length 961: HTTP: HTTP/1.1 200 OK
16:43:08.451270 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52302: Flags [.], seq 962:2402, ack 142, win 202, length 1440: HTTP
16:43:08.451318 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52302: Flags [.], seq 2402:3842, ack 142, win 202, length 1440: HTTP

确认序列号ack为何是1。这是相对值,如何显示绝对值

tcpdump -S -i en0 host www.baidu.com

再次访问这个网站

wget www.baidu.com

控制台输出:

taomingkais-MacBook-Pro:~ TaoBangren$ sudo tcpdump -S -i en0 host www.baidu.com
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
16:50:11.911342 IP 10.37.63.3.52346 > 61.135.169.121.http: Flags [S], seq 1888894292, win 65535, options [mss 1460,nop,wscale 5,nop,nop,TS val 878592161 ecr 0,sackOK,eol], length 0
16:50:11.916158 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52346: Flags [S.], seq 2526934941, ack 1888894293, win 65535, options [mss 1440,nop,wscale 7,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,sackOK,eol], length 0
16:50:11.916208 IP 10.37.63.3.52346 > 61.135.169.121.http: Flags [.], ack 2526934942, win 8192, length 0
16:50:11.916308 IP 10.37.63.3.52346 > 61.135.169.121.http: Flags [P.], seq 1888894293:1888894434, ack 2526934942, win 8192, length 141: HTTP: GET / HTTP/1.1
16:50:11.919124 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52346: Flags [.], ack 1888894434, win 202, length 0
16:50:11.922055 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52346: Flags [P.], seq 2526934942:2526935943, ack 1888894434, win 202, length 1001: HTTP: HTTP/1.1 200 OK
16:50:11.922060 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52346: Flags [.], seq 2526935943:2526937383, ack 1888894434, win 202, length 1440: HTTP
16:50:11.922115 IP 61.135.169.121.http > 10.37.63.3.52346: Flags [.], seq 2526937383:2526938823, ack 1888894434, win 202, length 1440: HTTP
  1. 想要看到详细的http报文。怎么做?
tcpdump -A -i en0 host www.baidu.com

将抓取的结果存到文件,比如文件 file1

tcpdump -A -i en0 -w file1 host www.baidu.com

如何读取这个文件的基本信息

tcpdump -r file1

想要了解更多,比如上面的http报文

tcpdump -A -r file1

也同时想要将确认序列号ack打印成绝对值

tcpdump -AS -r file1

注:

无参数的选项比如 -A, -S, -e, 等。均可以共用一个减号

'src host www.baidu.cn' 属于 expression ,如果太长,可以用单引号括起来:

tcpdump -i en0 'src host www.baidu.com'
  1. 分析抓取到的报文
16:50:11.916308 IP 10.37.63.3.52346 > 61.135.169.121.http: Flags [P.], seq 1888894293:1888894434, ack 2526934942, win 8192, length 141: HTTP: GET / HTTP/1.1

第一列是时间戳:时、分、秒、微秒

第二列是网际网路协议的名称

第三列是报文发送方的十进制的网际网路协议地址,以及紧跟其后的端口号(偶尔会是某个协议名如 http ,如果在此处仍然显示端口号加上 -n 选项)

第四列是大于号

第五列是报文接收方的十进制的网际网路协议地址,以及紧跟其后的端口号(偶尔会是某个协议名如 http ,如果在此处仍然显示端口号加上 -n 选项)

第六列是冒号

第七列是 Flags 标识,可能的取值是 [S.] [.] [P.] [F.]

第八、九、十……列 是tcp协议报文头的一些变量值:

seq 是 请求同步的 序列号

ack 是 已经同步的 序列号

win 是 当前可用窗口大小

length 是 tcp协议报文体的长度

如果加入了-S选项,会看到的 seq, ack 是 两个冒号分割的值,分别表示变更前、后的值。

4 tcpdump抓取TCP包分析#

TCP传输控制协议是面向连接的可靠的传输层协议,在进行数据传输之前,需要在传输数据的两端(客户端和服务器端)创建一个连接,这个连接由一对插口地址唯一标识,即是在IP报文首部的源IP地址、目的IP地址,以及TCP数据报首部的源端口地址和目的端口地址。TCP首部结构如下:

输入图片说明
输入图片说明

注意:通常情况下,一个正常的TCP连接,都会有三个阶段:1、TCP三次握手;2、数据传送;3、TCP四次挥手

其中在TCP连接和断开连接过程中的关键部分如下:

  1. 源端口号:即发送方的端口号,在TCP连接过程中,对于客户端,端口号往往由内核分配,无需进程指定;

  2. 目的端口号:即发送目的的端口号;

  3. 序号:即为发送的数据段首个字节的序号;

  4. 确认序号:在收到对方发来的数据报,发送确认时期待对方下一次发送的数据序号;

  5. SYN:同步序列编号,Synchronize Sequence Numbers;

  6. ACK:确认编号,Acknowledgement Number;

  7. FIN:结束标志,FINish;

4.1 TCP三次握手##

三次握手的过程如下:

输入图片说明
输入图片说明

step1. 由客户端向服务器端发起TCP连接请求。Client发送:同步序列编号SYN置为1,发送序号Seq为一个随机数,这里假设为X,确认序号ACK置为0

step2. 服务器端接收到连接请求。Server响应:同步序列编号SYN置为1,并将确认序号ACK置为X+1,然后生成一个随机数Y作为发送序号Seq(因为所确认的数据报的确认序号未初始化)

step3. 客户端对接收到的确认进行确认。Client发送:将确认序号ACK置为Y+1,然后将发送序号Seq置为X+1(即为接收到的数据报的确认序号)

  1. 为什么是三次握手而不是两次

对于step3的作用,假设一种情况,客户端A向服务器B发送一个连接请求数据报,然后这个数据报在网络中滞留导致其迟到了,虽然迟到了,但是服务器仍然会接收并发回一个确认数据报。但是A却因为久久收不到B的确认而将发送的请求连接置为失效,等到一段时间后,接到B发送过来的确认,A认为自己现在没有发送连接,而B却一直以为连接成功了,于是一直在等待A的动作,而A将不会有任何的动作了。这会导致服务器资源白白浪费掉了,因此,两次握手是不行的,因此需要再加上一次,对B发过来的确认再进行一次确认,即确认这次连接是有效的,从而建立连接

  1. 对于双方,发送序号的初始化为何值

有的系统中是显式的初始化序号是0,但是这种已知的初始化值是非常危险的,因为这会使得一些黑客钻漏洞,发送一些数据报来破坏连接。因此,初始化序号因为取随机数会更好一些,并且是越随机越安全。

tcpdump抓TCP三次握手抓包分析:

sudo tcpdump -n -S -i lo0 host 10.37.63.3 and tcp port 8080

# 接着再运行:
curl http://10.37.63.3:8080/atbg/doc

控制台输出:

# TCP三次握手 start
16:00:13.486776 IP 10.37.63.3.61725 > 10.37.63.3.8080: Flags [S], seq 1944916150, win 65535, options [mss 16344,nop,wscale 5,nop,nop,TS val 906474698 ecr 0,sackOK,eol], length 0
16:00:13.486850 IP 10.37.63.3.8080 > 10.37.63.3.61725: Flags [S.], seq 1119565918, ack 1944916151, win 65535, options [mss 16344,nop,wscale 5,nop,nop,TS val 906474698 ecr 906474698,sackOK,eol], length 0
16:00:13.486860 IP 10.37.63.3.61725 > 10.37.63.3.8080: Flags [.], ack 1119565919, win 12759, options [nop,nop,TS val 906474698 ecr 906474698], length 0
16:00:13.486868 IP 10.37.63.3.8080 > 10.37.63.3.61725: Flags [.], ack 1944916151, win 12759, options [nop,nop,TS val 906474698 ecr 906474698], length 0
# TCP三次握手 end

# 传输数据 start
16:00:13.486923 IP 10.37.63.3.61725 > 10.37.63.3.8080: Flags [P.], seq 1944916151:1944916238, ack 1119565919, win 12759, options [nop,nop,TS val 906474698 ecr 906474698], length 87: HTTP: GET /atbg/doc HTTP/1.1
16:00:13.486944 IP 10.37.63.3.8080 > 10.37.63.3.61725: Flags [.], ack 1944916238, win 12756, options [nop,nop,TS val 906474698 ecr 906474698], length 0
16:00:13.489750 IP 10.37.63.3.8080 > 10.37.63.3.61725: Flags [P.], seq 1119565919:1119571913, ack 1944916238, win 12756, options [nop,nop,TS val 906474701 ecr 906474698], length 5994: HTTP: HTTP/1.1 200 OK
16:00:13.489784 IP 10.37.63.3.61725 > 10.37.63.3.8080: Flags [.], ack 1119571913, win 12572, options [nop,nop,TS val 906474701 ecr 906474701], length 0
# 传输数据 end

# TCP四次挥手 start
16:00:13.490836 IP 10.37.63.3.61725 > 10.37.63.3.8080: Flags [F.], seq 1944916238, ack 1119571913, win 12572, options [nop,nop,TS val 906474702 ecr 906474701], length 0
16:00:13.490869 IP 10.37.63.3.8080 > 10.37.63.3.61725: Flags [.], ack 1944916239, win 12756, options [nop,nop,TS val 906474702 ecr 906474702], length 0
16:00:13.490875 IP 10.37.63.3.61725 > 10.37.63.3.8080: Flags [.], ack 1119571913, win 12572, options [nop,nop,TS val 906474702 ecr 906474702], length 0
16:00:13.491004 IP 10.37.63.3.8080 > 10.37.63.3.61725: Flags [F.], seq 1119571913, ack 1944916239, win 12756, options [nop,nop,TS val 906474702 ecr 906474702], length 0
16:00:13.491081 IP 10.37.63.3.61725 > 10.37.63.3.8080: Flags [.], ack 1119571914, win 12572, options [nop,nop,TS val 906474702 ecr 906474702], length 0
# TCP四次挥手 end

每一行中间都有这个包所携带的标志:

S=SYN,发起连接标志。

P=PUSH,传送数据标志。

F=FIN,关闭连接标志。

ack,表示确认包。

RST=RESET,异常关闭连接。

.,表示没有任何标志。

第1行:16:00:13.486776,从10.37.63.3(client)的临时端口61725向10.37.63.3(server)的8080监听端口发起连接,client初始包序号seq为1944916150,滑动窗口大小为65535字节(滑动窗口即tcp接收缓冲区的大小,用于tcp拥塞控制),mss大小为16344(即可接收的最大包长度,通常为MTU减40字节,IP头和TCP头各20字节)。【seq=1944916150,ack=0,syn=1】

第2行:16:00:13.486850,server响应连接,同时带上第一个包的ack信息,为client端的初始包序号seq加1,即1944916151,即server端下次等待接受这个包序号的包,用于tcp字节流的顺序控制。Server端的初始包序号seq为1119565918,mss也是16344。【seq=1119565918,ack=1944916151,syn=1】

第3行:15:46:13.084161,client再次发送确认连接,tcp连接三次握手完成,等待传输数据包。【ack=1119565919,seq=1944916151】

4.2 TCP四次挥手##

连接双方在完成数据传输之后就需要断开连接。由于TCP连接是属于全双工的,即连接双方可以在一条TCP连接上互相传输数据,因此在断开时存在一个半关闭状态,即有有一方失去发送数据的能力,却还能接收数据。因此,断开连接需要分为四次。主要过程如下:

输入图片说明
输入图片说明

step1. 主机A向主机B发起断开连接请求,之后主机A进入FIN-WAIT-1状态;

step2. 主机B收到主机A的请求后,向主机A发回确认,然后进入CLOSE-WAIT状态;

step3. 主机A收到B的确认之后,进入FIN-WAIT-2状态,此时便是半关闭状态,即主机A失去发送能力,但是主机B却还能向A发送数据,并且A可以接收数据。此时主机B占主导位置了,如果需要继续关闭则需要主机B来操作了;

step4. 主机B向A发出断开连接请求,然后进入LAST-ACK状态;

step5. 主机A接收到请求后发送确认,进入TIME-WAIT状态,等待2MSL之后进入CLOSED状态,而主机B则在接受到确认后进入CLOSED状态;

  1. 为何主机A在发送了最后的确认后没有进入CLOSED状态,反而进入了一个等待2MSL的TIME-WAIT

主要作用有两个:

第一,确保主机A最后发送的确认能够到达主机B。如果处于LAST-ACK状态的主机B一直收不到来自主机A的确认,它会重传断开连接请求,然后主机A就可以有足够的时间去再次发送确认。但是这也只能尽最大力量来确保能够正常断开,如果主机A的确认总是在网络中滞留失效,从而超过了2MSL,最后也无法正常断开;

第二,如果主机A在发送了确认之后立即进入CLOSED状态。假设之后主机A再次向主机B发送一条连接请求,而这条连接请求比之前的确认报文更早地到达主机B,则会使得主机B以为这条连接请求是在旧的连接中A发出的报文,并不看成是一条新的连接请求了,即使得这个连接请求失效了,增加2MSL的时间可以使得这个失效的连接请求报文作废,这样才不影响下次新的连接请求中出现失效的连接请求。

  1. 为什么断开连接请求报文只有三个,而不是四个

因为在TCP连接过程中,确认的发送有一个延时(即经受延时的确认),一端在发送确认的时候将等待一段时间,如果自己在这段事件内也有数据要发送,就跟确认一起发送,如果没有,则确认单独发送。而我们的抓包实验中,由服务器端先断开连接,之后客户端在确认的延迟时间内,也有请求断开连接需要发送,于是就与上次确认一起发送,因此就只有三个数据报了。

5 Wireshark分析tcpdump抓包结果#

  1. 启动8080端口,tcpdump抓包命令如下:
tcpdump -i lo0 -s 0 -n -S host 10.37.63.3 and port 8080 -w ./Desktop/tcpdump_10.37.63.3_8080_20160525.cap

# 然后再执行curl
curl http://10.37.63.3:8080/atbg/doc
  1. 使用Wireshark打开tcpdump_10.37.63.3_8080_20160525.cap文件
输入图片说明
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No. 1-4 行:TCP三次握手环节;

No. 5-8 行:TCP传输数据环节;

No. 9-13 行:TCP四次挥手环节;

  1. 顺便说一个查看 http 请求和响应的方法:
输入图片说明
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弹窗如下图所示,上面红色部分为请求信息,下面蓝色部分为响应信息:

输入图片说明
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以上是Wireshark分析tcpdump的简单使用,Wireshark更强大的是过滤器工具,大家可以自行去多研究学习Wireshark,用起来还是比较爽的。

推荐几个关于Wireshark的文章:

  1. Wireshark基本介绍和学习TCP三次握手

  2. 一站式学习Wireshark

40_聊聊远程通信
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