python3使用libpcap庫進行抓包及資料處理的操作方法

python版本：python 3.9

libpcap版本：1.11.0b7

python libpcap庫是底層繫結c語言libpcap庫的開發包，旨在提供python應用可存取的unix c libpcap庫API（以及為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庫（Linux和mac系統可參考Windows）。

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

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

一、安裝libpcap庫

1、線上安裝

直接使用pip進行安裝：

pip install libpcap

預設安裝最新版本。

2、離線安裝

2.1 下載離線安裝檔案

可以在pypi頁面原始碼或whl檔案。

2.2 執行離線安裝操作

1) 可以使用原始碼進行安裝

解壓檔案到當前目錄，然後執行安裝命令：

python -m pip install ./libpcap-1.11.0b7

2）也可以使用whl檔案進行離線安裝

安裝命令如下：

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

二、使用libpcap庫

1、匯入及指定pcap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的檔案可以在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 獲取網路裝置介面

• lookupdev(errbuf)

功能：該函數用於查詢網路裝置，返回的值可以被open_live函數直接呼叫。

引數：

errbuf為c語言字串型別，用於獲取錯誤資訊。

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：該函數用於查詢所有網路裝置。

引數：

alldevs為pcap_if_t結構體指標，用於儲存查詢到的所有網路裝置資訊。

errbuf為c語言字串型別，用於獲取錯誤資訊。

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：該函數用於開啟一個用於捕獲資料的網路裝置

引數：

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

snaplen是捕獲封包的長度，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，獲得封包的函數會立即返回，0表示一直等待直到有封包到來

errbuf為c語言字串型別，用於獲取錯誤資訊。

返回值：返回pcap_t型別指標，後面的所有操作都要使用這個指標。

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：該函數用於開啟離線抓包檔案

引數：

fname為檔名稱，比如：b"/tmp/test1.cap"

errbuf為c語言字串型別，用於獲取錯誤資訊。

返回值：返回pcap_t型別指標，後面的所有操作都要使用這個指標。

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 封包獲取介面

• next(handle,pheader)

功能：該函數用於獲取封包，一次只獲取一個包。

引數：

handle為pcap_t型別指標

pheader為pcap_pkthdr結構體指標，可通過pkthdr函數建立

返回值：返回u_char型別指標,代表包資料，可使用struct.unpack函數解析

使用範例：

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

2.4 寫檔案介面

• dump_open(handle,fname:bytes)

功能：該函數用於開啟檔案，儲存獲取到的封包。

引數：

handle為pcap_t型別指標

fname為檔名稱

返回值：返回pcap_dumper_t 型別指標,後面的所有操作都要使用這個指標。

使用範例：

import libpcap as pcap

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

• dump(handle,pheader,packet)

功能：該函數用於儲存獲取到的封包。

引數：

handle為pcap_dumper_t型別指標

pheader為pcap_pkthdr結構體指標

packet是封包

返回值：無返回值

使用範例：

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

• dump_flush(handle)

功能：該函數用於將快取的資料刷到磁碟

引數：

handle為pcap_dumper_t型別指標

返回值：錯誤碼，0代表成功，-1代表出錯

2.5 資源釋放介面

• close(handle)

功能：釋放pcap_t型別指標

引數：

handle為pcap_t型別指標

返回值：無返回值

• dump_close(handle)

功能：釋放pcap_dumper_t型別指標

引數：

handle為pcap_dumper_t型別指標

返回值：無返回值

3、典型使用場景

3.1、網路卡實時抓包

可以使用libpcap庫進行網路卡實時資料抓包，這裡進行簡單的範例：

1）首先需要獲取或指定抓包裝置

方法1 ：指定網路卡介面名稱

device = b'DeviceNPF_{BFDBF91E-9848-417D-B8AB-D3ED19990717}' # windows

device = b'eth0' # linux

Windows網路卡介面名稱可在wireshark的捕獲介面看到，具體如下：

linux網路卡名稱獲取：ifconfig

方法2 ：使用lookupdev獲取網路卡介面名稱

device = pcap.lookupdev(errbuf)

方法3 ：使用findalldevs獲取網路卡介面名稱

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

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

device =alldevs[0].name

2）使用open_live函數進行網路卡抓包；

3）使用pkthdr函數建立header，獲取包頭資訊（時間戳、包大小）；

4）使用next函數迴圈讀取封包，需要注意的是，獲取的packet物件的contents是C語言型別，需要使用它ctypes的pointer函數進行轉換；

5）封包（比如IP頭）的解析可使用struct的unpack函數；

6）如果要將抓包資料存檔，可使用dump_open、dump、dump_flush系列函數進行操作，需要注意的是，dump_open函數的第二個引數必須是byte型別；

範例程式碼及執行效果：

完整程式碼獲取途徑：

關注微信公眾號（聊聊博文，文末可掃碼）後回覆202210290101獲取。

3.2、離線資料解析

可以使用libpcap庫進行離線抓包檔案的解析，這裡進行簡單的範例：

1）首先需要使用open_offline函數開啟pcap檔案，需要注意的是，函數的第一個引數必須是byte型別；

2）使用pkthdr函數建立header，獲取包頭資訊（時間戳、包大小）​；

3）使用next函數迴圈讀取封包，需要注意的是，獲取的packet物件的contents是C語言型別，需要使用它ctypes的pointer函數進行轉換​；

4）封包（比如IP頭）的解析可使用struct的unpack函數​；

範例程式碼及執行效果：

完整程式碼獲取途徑：

關注微信公眾號（聊聊博文，文末可掃碼）後回覆202210290102獲取。

3.3、使用過濾條件抓包

網路卡實時抓包和離線資料解析時，可以設定過濾條件，避免資料量過大。

過濾條件範例：

1） 過濾IP

• host 過濾某個ip的所有包

host 8.8.8.8

• src 過濾源ip

src 8.8.8.8

• dst過濾目的ip

dst 8.8.8.8

2）過濾埠

• port進行單個埠過濾

port 22

• portange進行多個埠過濾

portange 1-1024

• 可使用src或dst指定埠方向

src port 22

dst port 22

3）指定協定

tcp

udp

icmp

4）使用組合條件

• and 進行與邏輯

src localhost and dst port 22

src localhost && dst port 22

• or 進行或邏輯

port 80 or 22

port 80 || 22

範例程式碼及執行效果：

三、資源下載

本文涉及libpcap原始碼及whl檔案，可從百度網路硬碟獲取：

連結: https://pan.baidu.com/s/1u6MtBVUa2aM-C-Xq-EGU3Q?pwd=pwrq

提取碼: pwrq 

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