我们假设一下机器A上的管理员为了维护机器C,使用了一个FTP命令向机器C进行远程登陆,那么在这个用HUB连接的网络里数据走向过程是这样的。首先机器A上的管理员输入的登陆机器C的FTP口令经过应用层FTP协议、传输层TCP协议、网络层IP协议、数据链路层上的以太网驱动程序一层一层的包裹,最后送到了物理层,我们的网线上。接下来数据帧送到了HUB上,现在由HUB向每一个接点广播由机器A发出的数据帧,机器B接收到由HUB广播发出的数据帧,并检查在数据帧中的地址是否和自己的地址相匹配,发现不是发向自己的后把这数据帧丢弃,不予理睬。而机器C也接收到了数据帧,并在比较之后发现是发现自己的,接下来他就对这数据帧进行分析处理。在上面这个简单的例子中,机器B上的管理员如果很好奇,他很想知道究竟登陆机器C上FTP口令是什么?那么他要做的很简单,仅仅需要把自己机器上的网卡置于混杂模式,并对接收到的数据帧进行分析,从而找到包含在数据帧中的口令信息。
数据在网络上是以很小的称为帧(Ftame)的单位传输的帧由好几部分组成,不同的部分执行不同的功能。(例如,以太网的前12个字节存放的是源和目的的地址,这些位告诉网络:数据的来源和去处。以太网帧的其他部分存放实际的用户数据、TCP/IP的报文头或IPX报文头等等)。帧通过特定的称为网络驱动程序的软件进行成型,然后通过网卡发送到网线上。通过网线到达它们的目的机器,在目的机器的一端执行相反的过程。接收端机器的以太网卡捕获到这些帧,并告诉操作系统帧的到达,然后对其进行 TCP实体所采用的基本协议是滑动窗口协议。当发送方传送一个数据报时,它将启动计时器。当该数据报到达目的地后,接收方的TCP实体向回发送一个数据报,其中包含有一个确认序号,它等于希望收到的下一个数据报的顺序号。如果发送方的定时器在确认信息到达之前超时,那么发送方会重发该数据报。
TCP/IP分别采用了IP数据报和IP地址作为物理数据帧与物理地址的统一描述形式。这样IP向上层提供统一的IP数据报和统一的IP地址,使得各种物理帧及物理地址的差异性对上层协议不复存在。
数据在从应用层到达传输层时,将添加TCP数据段头,或是UDP数据段头。其中UDP数据段头比较简单,由一个8字节的头和数据部分组成,具体格式如下:
16位 16位
源端口 目的端口
UDP长度 UDP校验和
而TCP数据头则比较复杂,以20个固定字节开始,在固定头后面还可以有一些长度不固定的可选项,下面给出TCP数据段头的格式组成:
根据前面的设计思路,不难写出网络嗅探器的实现代码,下面就给出一个简单的示例,该示例可以捕获到所有经过本地网卡的数据包,并可从中分析出协议、IP源地址、IP目标地址、TCP源端口号、TCP目标端口号以及数据包长度等信息。由于前面已经将程序的设计流程讲述的比较清楚了,因此这里就不在赘述了,下面就结合注释对程序的具体是实现进行讲解,同时为程序流程的清晰起见,去掉了错误检查等保护性代码。主要代码实现清单为:
// 检查 Winsock 版本号,WSAData为WSADATA结构对象