LINUX抓包工具tcpdump详解

爱被打了一巴掌 2022-05-30 10:13 542阅读 0赞

PS：tcpdump是一个用于截取网络分组，并输出分组内容的工具，简单说就是数据包抓包工具。tcpdump凭借强大的功能和灵活的截取策略，使其成为[Linux][]系统下用于网络分析和问题排查的首选工具。

tcpdump提供了源代码，公开了接口，因此具备很强的可扩展性，对于网络维护和入侵者都是非常有用的工具。tcpdump存在于基本的[Linux][Linux 1]系统中，由于它需要将网络界面设置为混杂模式，普通用户不能正常执行，但具备root权限的用户可以直接执行它来获取网络上的信息。因此系统中存在网络分析工具主要不是对本机安全的威胁，而是对网络上的其他计算机的安全存在威胁。

一、概述  
顾名思义，tcpdump可以将网络中传送的数据包的“头”完全截获下来提供分析。它支持针对网络层、协议、主机、网络或端口的过滤，并提供and、or、not等逻辑语句来帮助你去掉无用的信息。

不带参数的tcpdump会收集网络中所有的信息包头，数据量巨大，必须过滤。

二、选项介绍

> \-A 以ASCII格式打印出所有分组，并将链路层的头最小化。
> 
> \-c 在收到指定的数量的分组后，tcpdump就会停止。
> 
> \-C 在将一个原始分组写入文件之前，检查文件当前的大小是否超过了参数file\_size 中指定的大小。如果超过了指定大小，则关闭当前文件，然后在打开一个新的文件。参数 file\_size 的单位是兆字节（是1,000,000字节，而不是1,048,576字节）。
> 
> \-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 打印出系统中所有可以用tcpdump截包的网络接口。
> 
> \-e 在输出行打印出数据链路层的头部信息。
> 
> \-E 用spi@ipaddr algo:secret解密那些以addr作为地址，并且包含了安全参数索引值spi的[IPsec][] ESP分组。
> 
> \-f 将外部的Internet地址以数字的形式打印出来。
> 
> \-F 从指定的文件中读取表达式，忽略命令行中给出的表达式。
> 
> \-i 指定监听的网络接口。
> 
> \-l 使标准输出变为缓冲行形式，可以把数据导出到文件。
> 
> \-L 列出网络接口的已知数据链路。
> 
> \-m 从文件module中导入SMI MIB模块定义。该参数可以被使用多次，以导入多个MIB模块。
> 
> \-M 如果tcp报文中存在TCP-MD5选项，则需要用secret作为共享的验证码用于验证TCP-MD5选选项摘要（详情可参考RFC 2385）。
> 
> \-b 在数据-链路层上选择协议，包括ip、arp、rarp、ipx都是这一层的。
> 
> \-n 不把网络地址转换成名字。
> 
> \-nn 不进行端口名称的转换。
> 
> \-N 不输出主机名中的域名部分。例如，‘nic.ddn.mil‘只输出’nic‘。
> 
> \-t 在输出的每一行不打印时间戳。
> 
> \-O 不运行分组分组匹配（packet-matching）代码优化程序。
> 
> \-P 不将网络接口设置成混杂模式。
> 
> \-q 快速输出。只输出较少的协议信息。
> 
> \-r 从指定的文件中读取包(这些包一般通过-w选项产生)。
> 
> \-S 将tcp的序列号以绝对值形式输出，而不是相对值。
> 
> \-s 从每个分组中读取最开始的snaplen个字节，而不是默认的68个字节。
> 
> \-T 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；）。
> 
> \-t 不在每一行中输出时间戳。
> 
> \-tt 在每一行中输出非格式化的时间戳。
> 
> \-ttt 输出本行和前面一行之间的时间差。
> 
> \-tttt 在每一行中输出由date处理的默认格式的时间戳。
> 
> \-u 输出未解码的NFS句柄。
> 
> \-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。
> 
> \-w 直接将分组写入文件中，而不是不分析并打印出来。

三、tcpdump的表达式介绍

表达式是一个正则表达式，tcpdump利用它作为过滤报文的条件，如果一个报文满足表 达式的条件，则这个报文将会被捕获。如果没有给出任何条件，则网络上所有的信息包 将会被截获。

在表达式中一般如下几种类型的关键字：

第一种是关于类型的关键字，主要包括host，net，port，例如 host 210.27.48.2， 指明 210.27.48.2是一台主机，net 202.0.0.0指明202.0.0.0是一个网络地址，port 23 指明端口号是23。如果没有指定类型，缺省的类型是host。

第二种是确定传输方向的关键字，主要包括src，dst，dst or src，dst and src， 这些关键字指明了传输的方向。举例说明，src 210.27.48.2 ，指明ip包中源地址是 210.27.48.2 ， dst net 202.0.0.0 指明目的网络地址是202.0.0.0。如果没有指明 方向关键字，则缺省是src or dst关键字。

第三种是协议的关键字，主要包括fddi，ip，arp，rarp，tcp，udp等类型。Fddi指明是在FDDI (分布式光纤数据接口网络)上的特定的网络协议，实际上它是”ether”的别名，fddi和ether 具有类似的源地址和目的地址，所以可以将fddi协议包当作ether的包进行处理和分析。 其他的几个关键字就是指明了监听的包的协议内容。如果没有指定任何协议，则tcpdump 将会 监听所有协议的信息包。

除了这三种类型的关键字之外，其他重要的关键字如下：gateway， broadcast，less， greater， 还有三种逻辑运算，取非运算是 ‘not ‘ ‘! ‘， 与运算是’and’，’&&’;或运算是’or’ ，’&\#124;&\#124;’； 这些关键字可以组合起来构成强大的组合条件来满足人们的需要。

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一般情况下，非HTTP协议的网络分析，在服务器端用`tcpdump`比较多，在客户端用wireshark比较多，两个抓包软件的语法是一样的。

## 一、基本语法 ##

### 1.1、过滤主机 ###

*  抓取所有经过eth1，目的或源地址是192.168.1.1的网络数据

tcpdump -i eth1 host 192.168.1.1

*  指定源地址

tcpdump -i eth1 src host 192.168.1.1

*  指定目的地址

tcpdump -i eth1 dst host 192.168.1.1

### 1.2、过滤端口 ###

*  抓取所有经过eth1，目的或源端口是25的网络数据

tcpdump -i eth1 port 25

*  指定源端口

tcpdump -i eth1 src port 25

*  指定目的端口

tcpdump -i eth1 dst port 25

### 1.3、网络过滤 ###

tcpdump -i eth1 net 192.168
    tcpdump -i eth1 src net 192.168
    tcpdump -i eth1 dst net 192.168

### 1.4、协议过滤 ###

tcpdump -i eth1 arp
    tcpdump -i eth1 ip
    tcpdump -i eth1 tcp
    tcpdump -i eth1 udp
    tcpdump -i eth1 icmp

### 1.5、常用表达式 ###

非 : ! or "not" (去掉双引号)  
    且 : && or "and"  
    或 : || or "or"

*  抓取所有经过eth1，目的地址是192.168.1.254或192.168.1.200端口是80的TCP数据

tcpdump -i eth1 '((tcp) and (port 80) and ((dst host 192.168.1.254) or (dst host 192.168.1.200)))'

*  抓取所有经过eth1，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)))'

*  抓取所有经过eth1，目的网络是192.168，但目的主机不是192.168.1.200的TCP数据

tcpdump -i eth1 '((tcp) and ((dst net 192.168) and (not dst host 192.168.1.200)))'

## 二、高级包头过滤 ##

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 : >, <, >=, <=, =, !=

### 2.1、IP头 ###

本文只针对IPv4。

### 2.2、IP选项设置了吗？ ###

“一般”的IP头是20字节，但IP头有选项设置，不能直接从偏移21字节处读取数据。IP头有个长度字段可以知道头长度是否大于20字节。

+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |Version|  IHL  |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+

通常第一个字节的二进制值是：01000101，分成两个部分：

0100 = 4 表示IP版本 0101 = 5 表示IP头32 bit的块数，5 x 32 bits = 160 bits or 20 bytes

如果第一字节第二部分的值大于5，那么表示头有IP选项。

下面介绍两种过滤方法（第一种方法比较操蛋，可忽略）：

a. 比较第一字节的值是否大于01000101，这可以判断IPv4带IP选项的数据和IPv6的数据。

01000101十进制等于69，计算方法如下（小提示：用计算器更方便）

0 : 0  \
    1 : 2^6 = 64 \ 第一部分 (IP版本)
    0 : 0   /
    0 : 0  /
    -
    0 : 0  \
    1 : 2^2 = 4  \ 第二部分 (头长度)
    0 : 0   /
    1 : 2^0 = 1 /

64 + 4 + 1 = 69

如果设置了IP选项，那么第一自己是01000110（十进制70），过滤规则：

tcpdump -i eth1 'ip[0] > 69'

IPv6的数据也会匹配，看看第二种方法。

b. 位操作

0100 0101 : 第一字节的二进制  
0000 1111 : 与操作  
<=========  
0000 0101 : 结果

正确的过滤方法

tcpdump -i eth1 'ip[0] & 15 > 5'

或者

tcpdump -i eth1 'ip[0] & 0x0f > 5'

### 2.3、分片标记 ###

当发送端的MTU大于到目的路径链路上的MTU时就会被分片，这段话有点拗口，权威的请参考《TCP/IP详解》。唉，32借我的书没还，只能凑合写，大家记得看书啊。

分片信息在IP头的第七和第八字节：

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |Flags|      Fragment Offset    |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Bit 0: 保留，必须是0  
Bit 1: (DF) 0 = 可能分片, 1 = 不分片  
Bit 2: (MF) 0 = 最后的分片, 1 = 还有分片

Fragment Offset字段只有在分片的时候才使用。

要抓带DF位标记的不分片的包，第七字节的值应该是：

01000000 = 64

tcpdump -i eth1 'ip[6] = 64'

### 2.4、抓分片包 ###

*  匹配MF，分片包

tcpdump -i eth1 'ip[6] = 32'

最后分片包的开始3位是0，但是有Fragment Offset字段。

*  匹配分片和最后分片

tcpdump -i eth1 '((ip[6:2] > 0) and (not ip[6] = 64))'

测试分片可以用下面的命令：

ping -M want -s 3000 192.168.1.1

### 2.5、匹配小TTL ###

TTL字段在第九字节，并且正好是完整的一个字节，TTL最大值是255，二进制为11111111。

可以用下面的命令验证一下：

$ ping -M want -s 3000 -t 256 192.168.1.200
    ping: ttl 256 out of range

+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |  Time to Live |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+

*  在网关可以用下面的命令看看网络中谁在使用traceroute

tcpdump -i eth1 'ip[8] < 5'

### 2.6、抓大于X字节的包 ###

*  大于600字节

tcpdump -i eth1 'ip[2:2] > 600'

### 2.7、更多的IP过滤 ###

首先还是需要知道TCP基本结构，再次推荐《TCP/IP详解》，卷一就够看的了，避免走火入魔。

*  TCP头

0                   1                   2                   3
     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |          Source Port          |       Destination Port        |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |                        Sequence Number                        |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |                    Acknowledgment Number                      |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |  Data |       |C|E|U|A|P|R|S|F|                               |
     | Offset|  Res. |W|C|R|C|S|S|Y|I|            Window             |
     |       |       |R|E|G|K|H|T|N|N|                               |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |           Checksum            |         Urgent Pointer        |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |                    Options                    |    Padding    |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |                             data                              |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

*  抓取源端口大于1024的TCP数据包

tcpdump -i eth1 'tcp[0:2] > 1024'

*  匹配TCP数据包的特殊标记

TCP标记定义在TCP头的第十四个字节

+-+-+-+-+-+-+-+-+
     |C|E|U|A|P|R|S|F|
     |W|C|R|C|S|S|Y|I|
     |R|E|G|K|H|T|N|N|
     +-+-+-+-+-+-+-+-+

重复一下TCP三次握手，两个主机是如何勾搭的：

1.  源发送SYN
2.  目标回答SYN, ACK
3.  源发送ACK

没女朋友的童鞋要学习一下：  
1. MM，你的手有空吗？-*-  
2. 有空，你呢？\\~*~  
3. 我也有空 *\_*

失败的loser是酱紫的：  
1. MM，这是你掉的板砖吗？(SYN) ￣▽￣  
2. 不是，找拍啊？(RST-ACK) ˋ﹏ˊ

*  只抓SYN包，第十四字节是二进制的00000010，也就是十进制的2

tcpdump -i eth1 'tcp[13] = 2'

*  抓SYN, ACK （00010010 or 18）

tcpdump -i eth1 'tcp[13] = 18'

*  抓SYN或者SYN-ACK

tcpdump -i eth1 'tcp[13] & 2 = 2'

用到了位操作，就是不管ACK位是啥。

*  抓PSH-ACK

tcpdump -i eth1 'tcp[13] = 24'

*  抓所有包含FIN标记的包（FIN通常和ACK一起，表示幽会完了，回见）

tcpdump -i eth1 'tcp[13] & 1 = 1'

*  抓RST（勾搭没成功，伟大的greatwall对她认为有敏感信息的连接发RST包，典型的棒打鸳鸯）

tcpdump -i eth1 'tcp[13] & 4 = 4'

下图详细描述了TCP各种状态的标记，方便分析。

![tcp\_state\_machine.jpg][tcp_state_machine.jpg]

### 2.8、大叔注 ###

tcpdump考虑了一些数字恐惧症者的需求，提供了部分常用的字段偏移名字：

icmptype (ICMP类型字段)  
icmpcode (ICMP符号字段)  
tcpflags (TCP标记字段)

ICMP类型值有：

icmp-echoreply, icmp-unreach, icmp-sourcequench, icmp-redirect, icmp-echo, icmp-routeradvert, icmp-routersolicit, icmp-timxceed, icmp-paramprob, icmp-tstamp, icmp-tstampreply, icmp-ireq, icmp-ireqreply, icmp-maskreq, icmp-maskreply

TCP标记值：

tcp-fin, tcp-syn, tcp-rst, tcp-push, tcp-push, tcp-ack, tcp-urg

这样上面按照TCP标记位抓包的就可以写直观的表达式了：

*  只抓SYN包

tcpdump -i eth1 'tcp[tcpflags] = tcp-syn'

*  抓SYN, ACK

tcpdump -i eth1 'tcp[tcpflags] & tcp-syn != 0 and tcp[tcpflags] & tcp-ack != 0'

### 2.9、抓SMTP数据 ###

tcpdump -i eth1 '((port 25) and (tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x4d41494c))'

抓取数据区开始为”MAIL”的包，”MAIL”的十六进制为0x4d41494c。

### 2.10、抓HTTP GET数据 ###

tcpdump -i eth1 'tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x47455420'

“GET “的十六进制是47455420

### 2.11、抓SSH返回 ###

tcpdump -i eth1 'tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x5353482D'

“SSH-“的十六进制是0x5353482D

tcpdump -i eth1 '(tcp[(tcp[12]>>2):4] = 0x5353482D) and (tcp[((tcp[12]>>2)+4):2] = 0x312E)'

抓老版本的SSH返回信息，如”SSH-1.99..”

## 三、大叔注 ##

如果是为了查看数据内容，建议用`tcpdump -s 0 -w filename`把数据包都保存下来，然后用wireshark的Follow TCP Stream/Follow UDP Stream来查看整个会话的内容。

`-s 0`是抓取完整数据包，否则默认只抓68字节。

另外，用tcpflow也可以方便的获取TCP会话内容，支持tcpdump的各种表达式。

### 3.1、UDP头 ###

*  抓DNS请求数据

tcpdump -i eth1 udp dst port 53

### 3.2、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，甚至导致服务器宕机，于是可以用`-c`参数指定抓多少个包。

time tcpdump -nn -i eth0 '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。

[Linux]: http://www.ha97.com/category/linux
[Linux 1]: http://www.ha97.com/tag/linux
[IPsec]: http://www.ha97.com/tag/ipsec
[tcp_state_machine.jpg]: http://linuxwiki.github.io/images/tcp_state_machine.jpg