python3使用libpcap库进行抓包及数据处理

python版本：python 3.9

libpcap版本：1.11.0b7

python libpcap库是底层绑定c语言libpcap库的开发包，旨在提供python应用可访问的unix c libpcap库API（以及为win32系统提供的Npcap、WinPcap），直接使用底层c代码，性能很好。

这里记录下Windows 10 环境下python3.9如何安装及使用libpcap库（Linux和mac系统可参考Windows）。

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

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

一、安装libpcap库

1、在线安装

直接使用pip进行安装：

pip install libpcap

默认安装最新版本。

 

2、离线安装

2.1 下载离线安装文件

可以在pypi页面源代码或whl文件。

 2.2  执行离线安装操作

1) 可以使用源码进行安装

解压文件到当前目录，然后执行安装命令：

python -m pip install ./libpcap-1.11.0b7

 2）也可以使用whl文件进行离线安装

安装命令如下：

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

二、使用libpcap库

1、导入及指定pcap库

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

2、常用API介绍

tcpdump就是以libpcap为基础实现的，c语言libpcap的文档可以在tcpdump官网找的：

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

 

这里描述下python常用接口。 

2.1  获取网络设备接口

• lookupdev(errbuf)

功能：该函数用于查找网络设备，返回的值可以被open_live函数直接调用。

参数：

    errbuf为c语言字符串类型，用于获取错误信息。

使用示例：

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：该函数用于查找所有网络设备。

参数：

     alldevs为pcap_if_t结构体指针，用于存储查找到的所有网络设备信息。

     errbuf为c语言字符串类型，用于获取错误信息。

使用示例：

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 抓包接口

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

功能：该函数用于打开一个用于捕获数据的网络设备

参数：

    device为网络接口的名字，可通过api获取，也可以人为指定，如："eth0"

    snaplen是捕获数据包的长度，不能大于65535

    promise用于标记是否开启混杂模式，1代表混杂模式，其它值代表非混杂模式

    to_ms代表需要等待的毫秒数，超过这个时间后，获得数据包的函数会立即返回，0表示一直等待直到有数据包到来

    errbuf为c语言字符串类型，用于获取错误信息。

返回值：返回pcap_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 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：该函数用于打开离线抓包文件

参数：

    fname为文件名称，比如：b"/tmp/test1.cap"

    errbuf为c语言字符串类型，用于获取错误信息。

返回值：返回pcap_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 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 数据包获取接口

• next(handle,pheader)

功能：该函数用于获取数据包，一次只获取一个包。

参数：

    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'DeviceNPF_{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：

完整代码获取途径：

关注微信公众号（聊聊博文，文末可扫码）后回复 202210290101 获取。

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：

完整代码获取途径：

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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

 

示例代码及运行效果：

完整代码获取途径：

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三、资源下载

本文涉及libpcap源代码及whl文件，可从百度网盘获取：

https://pan.baidu.com/s/1E-7xgKqcBDfKwMDIs8XvDQ

关注微信公众号（聊聊博文，文末可扫码）后回复 2022102901 获取。