使用Pcap4j实现一个抓包工具

Troubleshooting是我平时工作中的重要内容，我几乎每天都会花一些时间在定位客户环境的问题上，有很多的问题都需要通过抓包来协助分析，比如定位SSL handshake失败，SNMP请求没响应的问题等。Linux平台一般使用tcpdump抓包，由于我们只能通过远程脚本调用的方式执行，所以对windows我没法使用wireshark之类的GUI工具，所以一般用netsh( 参考资料3)进行抓包。但是，linux上有时候并没有安装tcpdump或者登录的用户没有权限执行tcpdump，而且windows上使用netsh抓包很麻烦，而且过滤方式很弱，所以，我们就想着能不能有其他的抓包方式。

Pcap4j刚好满足我们的要求，下面接单介绍下使用pcap4j如何实现抓包。

创建项目

创建一个maven项目，设置完项目后，将pcap4j的依赖加到pom.xml中:

<!--pom.xml-->
<!--pcap4j imports-->
<dependency>
    <groupId>org.pcap4j</groupId>
    <artifactId>pcap4j-core</artifactId>
    <version>1.7.3</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.pcap4j</groupId>
    <artifactId>pcap4j-packetfactory-static</artifactId>
    <version>1.7.3</version>
</dependency>

打开网卡抓第一个包

Pcap4j提供了一个很好的工具类org.pcap4j.core.Pcaps，可以方便的根据名字获得一个网卡。拿到网卡后，打开一个PcapHandle，并获取第一个包并打印包信息。

// 根据网卡名获取网卡
PcapNetworkInterface nif = Pcaps.getDevByName(name);
int snapLen = 65536;
PromiscuousMode mode = PromiscuousMode.PROMISCUOUS;
int timeout = 10;
// 打开一个句柄
PcapHandle handle = nif.openLive(snapLen, mode, timeout);
// 获取一个包
Packet packet = handle.getNextPacketEx();
handle.close();
System.out.println(packet);

可以通过ifconfig先查下网卡名字。Pcap也可以列出所有的网卡，然后自己过滤：

List<PcapNetworkInterface> inters = Pcaps.findAllDevs();
// select you interface

抓指定数量的包

通常，我们抓包的时候并不是抓一个包就够了。Pcap提供了一个抽象的方法，可以连续抓多个包。

// Create a listener to handle the packets
PcapNetworkInterface nif = Pcaps.getDevByName(name);
int snapLen = 65536;
PromiscuousMode mode = PromiscuousMode.PROMISCUOUS;
int timeout = 10;
// 打开一个句柄
PcapHandle handle = nif.openLive(snapLen, mode, timeout);

// 自定义一个Packet的listener处理抓到的包
PacketListener listener = new PacketListener() {
    @Override
    public void gotPacket(Packet packet) {
        System.out.println(handle.getTimestamp());
        System.out.println(packet);
    }
};

// 让handle使用创建的listener，且指定抓50个包
try {
    int maxPackets = 50;
    handle.loop(maxPackets, listener);
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

handle.close();

设置filter

就像使用tcpdump一样，我们不希望把所有的包都抓到，所以我们会在运行tcpdump的时候指定一个filter。同样，Pcap4j也支持一样的filter语法：

// 打开网卡
.....
// 打开handle
final PcapHandle handle = device.openLive(SNAPLEN, PromiscuousMode.PROMISCUOUS, READ_TIMEOUT);

// 设置filter过滤经过443端口的TCP包
String filter = "tcp port 443";
handle.setFilter(filter, BpfCompileMode.OPTIMIZE);

// 其他代码。。。

写到PCAP文件

通常抓包是在产品环境或者客户环境上，我们没法直接对抓到的包处理，常用的方法是保存到文件，然后下载下来用wireshark打开再分析。Pcap4j可以很方便的把抓到的包保存到pcap文件中。

....
// 获取网卡并打开handle
....
// 通过handle创建一个dumper
PcapDumper dumper = handle.dumpOpen("capturedPackets.pcap");
// ....抓包....
// 处理包的时候保存到文件
try {
    dumper.dump(packet, handle.getTimestamp());
} catch (NotOpenException e) {
    e.printStackTrace();
}

// 关闭句柄
dumper.close();

---

下面是完整的实例代码：

package cc.databus.netool;

import com.sun.jna.Platform;
import org.pcap4j.core.*;
import org.pcap4j.packet.Packet;

import java.io.EOFException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class DumpPacketsDemo {
    public static void main(String[] args) throws PcapNativeException, EOFException, TimeoutException, NotOpenException {
        if (args.length < 2) {
            System.err.println("netool <ethName> <count>");
            return;
        }

        String nifName = args[0];
        int count = Integer.parseInt(args[1]);

        // 1. get network interface
        PcapNetworkInterface nif = Pcaps.getDevByName(nifName);
        if (nif == null)  {
            System.err.println("Cannot get interfance - " + nifName);
            return;
        }
        // 2. open handle
        PcapNetworkInterface.PromiscuousMode mode = PcapNetworkInterface.PromiscuousMode.PROMISCUOUS;
        int timeout = 10;
        int snapLen = 65536;
        PcapHandle handle = nif.openLive(snapLen, mode, timeout);

        // 4. set pcap dumper
        final PcapDumper dumper = handle.dumpOpen("dump.pcap");

        final AtomicLong dumped = new AtomicLong(0);
        try {
            // 5. set filter
            handle.setFilter("tcp port 443", BpfProgram.BpfCompileMode.OPTIMIZE);

            // 6. prepare listener
            PacketListener listener = new PacketListener() {
                @Override
                public void gotPacket(Packet packet) {
                    try {
                        dumper.dump(packet);
                        dumped.incrementAndGet();
                    }
                    catch (NotOpenException ignore) {
                    }
                }
            };

            // 7. start looper
            try {
                handle.loop(count, listener);
            }
            catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            // Print out handle statistics
            PcapStat stats = handle.getStats();
            System.out.println("Pakcets dumped: " + dumped.get());
            System.out.println("Packets received: " + stats.getNumPacketsReceived());
            System.out.println("Packets dropped: " + stats.getNumPacketsDropped());
            System.out.println("Packets dropped by interface: " + stats.getNumPacketsDroppedByIf());
            // Supported by WinPcap only
            if (Platform.isWindows()) {
                System.out.println("Packets captured: " +stats.getNumPacketsCaptured());
            }
        }
        finally {
            dumper.close();
            handle.close();
        }
    }
}

参考文献

1. Pcap4j官网
2. 基于Pcap4j实现的抓包工具
3. Windows使用netsh抓包

文章同步发布在我的个人博客https://jianyuan.me上，欢迎拍砖。
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