pcap文件格式解析

Pcap文件格式是网络数据包捕获的标准格式，目前广泛应用于网络协议分析、网络攻击检测等领域。本文将具体介绍Pcap文件格式，以及如何解析Pcap文件。

Pcap文件格式

Pcap文件格式由Pcap全称Packet Capture。其包含两部分：文件头（Global Header）和数据包内容（Packet Data）。文件头部分包括了Pcap版本号、时间精度、数据链接类型等信息；数据包内容部分包括了数据包的数据部分（Packet Body）和数据包头（Packet Header）。

文件头部分

文件头的长度为24个字节，其格式如下：

typedef struct pcap_hdr_s {
    guint32 magic_number;   /* magic number */
    guint16 version_major;  /* major version number */
    guint16 version_minor;  /* minor version number */
    gint32  thiszone;       /* GMT to local correction */
    guint32 sigfigs;        /* accuracy of timestamps */
    guint32 snaplen;        /* max length of captured packets, in octets */
    guint32 network;        /* data link type */
} pcap_hdr_t;

其中，magic_number字段表示Pcap文件格式的类型（例如，Pcap文件-0x1A2B3C4D；Pcapng文件-0x0A0D0D0A）；version_major和version_minor表示Pcap文件格式的版本号；thiszone表示时区的偏移量；sigfigs表示时间戳精度；snaplen表示数据包的最大长度；network表示数据链路类型（如Ethernet、WiFi等）。

数据包内容部分

数据包内容部分由数据包头和数据包数据部分组成：

数据包头由数据包长度、数据包时间戳、数据包长度等组成，其格式如下：

typedef struct pcaprec_hdr_s {
    guint32 ts_sec;         /* timestamp seconds */
    guint32 ts_usec;        /* timestamp microseconds */
    guint32 incl_len;       /* number of octets of packet saved in file */
    guint32 orig_len;       /* actual length of packet */
} pcaprec_hdr_t;

其中，ts_sec和ts_usec字段代表了时间戳（秒和微秒级别）；incl_len表示包含在文件中的数据包长度，orig_len表示实际的数据包长度。

数据包数据部分是具体的网络数据包数据，其格式与具体的协议格式相关。

Pcap文件解析

Pcap文件解析主要包括Pcap文件的读取和解析。常用的方法是使用libpcap库进行Pcap文件的解析。

libpcap库提供了一组API，可以用于读取、解析和处理Pcap文件。常用的API包括：

• pcap_lookupdev：获取网络接口列表；
• pcap_open_live：打开指定网络接口，并设置捕获参数；
• pcap_compile：编译过滤器规则；
• pcap_setfilter：设置过滤器规则；
• pcap_loop：循环读取数据包；
• pcap_next：读取下一个数据包；
• pcap_close：关闭抓包。

基本的Pcap文件读取示例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pcap.h>

/* callback function */
void packet_handler(u_char* param, const struct pcap_pkthdr* header, const u_char* pkt_data)
{
    // handle each packet here
    printf("Packet Data: %s\n", pkt_data);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    pcap_t* pcap_handle;
    char* dev_name;
    char err_buf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
    struct bpf_program bpf_filter;
    char bpf_filter_string[] = "tcp port 80";

    /* lookup network interface device */
    dev_name = pcap_lookupdev(err_buf);
    if(dev_name == NULL) {
        printf("Couldn't find default device: %s\n", err_buf);
        return -1;
    }

    printf("Opening device %s for sniffing...\n", dev_name);
    /* open device */
    pcap_handle = pcap_open_live(dev_name, 65535, 1, 0, err_buf);
    if(pcap_handle == NULL) {
        printf("Couldn't open device %s: %s\n", dev_name, err_buf);
        return -1;
    }

    /* compile and set the filter */
    if(pcap_compile(pcap_handle, &bpf_filter, bpf_filter_string, 0, 0) == -1) {
        printf("Error compiling filter: %s\n", pcap_geterr(pcap_handle));
        return -1;
    }

    if(pcap_setfilter(pcap_handle, &bpf_filter) == -1) {
        printf("Error setting filter: %s\n", pcap_geterr(pcap_handle));
        return -1;
    }

    pcap_dumper_t* pcap_output_file;
    char* pcap_output_filename = "./output.pcap";

    pcap_output_file = pcap_dump_open(pcap_handle, pcap_output_filename);
    if(pcap_output_file == NULL) {
        printf("Error creating output file: %s\n", pcap_geterr(pcap_handle));
        return -1;
    }

    /* capture */
    pcap_loop(pcap_handle, 0, packet_handler, NULL);

    pcap_dump_close(pcap_output_file);
    pcap_close(pcap_handle);

    return 0;
}

上述代码中，首先使用pcap_lookupdev函数获取默认的网络接口设备名；然后使用pcap_open_live打开网络接口，并设置捕获参数；接着编译并设置数据包过滤器；最后使用pcap_loop或pcap_next读取数据包。

其中，pcap_loop函数一直阻塞在读取数据包的过程中，直到有新的数据包到达时才会调用回调函数进行处理。而pcap_next函数则是读取下一个数据包。

使用libpcap库可以轻松地解析Pcap文件，并可扩展为Pcapng文件的解析。对于特定的网络应用，可以通过深入理解Pcap文件格式，实现相关协议处理和网络应用的开发。