No.3. PacketSetHwFilter (设置过滤器)
设置一个hardware filter。比如,Filter参数传递NDIS_PACKET_TYPE_PROMISCUOUS,就可以设置网卡为混杂模式。
BOOLEAN PacketSetHwFilter(
LPADAPTER AdapterObject, ULONG Filter);
Parameters:
AdapterObject: [in] 指向一个_ADAPTER结构的指针。
Filter: [in] 过滤器的id。
Return Values:如果执行成功,返回一个非零值。
Usage: C/C++ Usage Sample
lpAdapter = PacketOpenAdapter(AdapterList[Open-1]);
PacketSetHwFilter(lpAdapter,NDIS_PACKET_TYPE_PROMISCUOUS);
Remarks: 过滤器定义在ntddndis.h中。下面是一些最常用的:
NDIS_PACKET_TYPE_PROMISCUOUS:设置混杂模式。网卡接收每一个Packet;
NDIS_PACKET_TYPE_DIRECTED;
NDIS_PACKET_TYPE_BROADCAST:只接收broadcast packets;
NDIS_PACKET_TYPE_MULTICAST:只接收multicast packets,而且本机网卡是接收组的一个成员;
NDIS_PACKET_TYPE_ALL_MULTICAST:所有multicast packets都接收;
NDIS_PACKET_TYPE_ALL_LOCAL:所有local packets。
这个函数的实现是非常简单的:
首先填充PACKET_OID_DATA结构的Oid成员为OID_GEN_CURRENT_PACKET_FILTER,填充Data成员为既定的Filter,调用PacketRequest向网卡发送OID请求即可。
No.4. PacketSetBuff (设置缓冲区的大小)设置捕获的内核级缓冲区的大小。
BOOLEAN PacketSetBuff(LPADAPTER AdapterObject,int dim);
Parameters:
AdapterObject:[in] 指向一个_ADAPTER结构的指针。
dim: [in] 缓冲区的大小(单位:字节)。
Return Values:如果执行成功,返回一个TRUE。如果没有足够的内存分配,返回FALSE。
Usage: C/C++ Usage Sample
lpAdapter = PacketOpenAdapter(AdapterList[Open-1]);
PacketSetBuff(lpAdapter,512000) ; // 设置driver有512KB字节的缓冲区
Remarks:一旦设定了一个新缓冲区大小,在原来的那块缓冲区中的数据就会被丢弃,包括存在里面的Packets。
注意:内核缓冲区的大小会严重影响到捕获进程的性能。一个适当的缓冲区可以在应用忙时保有数据,从而补偿应用的响应延迟,并在网络活动频繁时做到不丢失Packets。当driver的一个实例被打开时,这个缓冲区的大小被重设为0:开发者应该记得把它设为一个合适的值,比如设为1MB。
本函数调用了DeviceIoControl,给AdapterObject参数的hFile成员指向的NPF driver设备发送pBIOCSETBUFFERSIZE控制码。pBIOCSETBUFFERSIZE是在Packet32.h中定义的:
//< IOCTL code: set kernel buffer size:
#define pBIOCSETBUFFERSIZE 9592
No.5. PacketSetReadTimeout (设置读操作的超时时间)设置一次读操作返回的超时时间。
BOOLEAN PacketSetReadTimeout(LPADAPTER AdapterObject, int timeout);
Parameters:
AdapterObject: [in] 指向一个_ADAPTER结构的指针。
timeout: [in] 超时时间(单位:毫秒)。
Return Values: 如果执行成功,返回非零值。
Usage: C/C++ Usage Sample
lpAdapter = PacketOpenAdapter(AdapterList[Open-1]);
PacketSetReadTimeout(lpAdapter,1000) ; // 设置读操作超时时间1秒
Remarks:在AdapterObject指向的网卡上调用PacketReceivePacket(),到了设定的超时时间,这次调用就会释放,即使没有Packet被捕获到。设置超时时间为0,说明没有超时。这样,如果没有Packet到来的话,PacketReceivePacket()方法永不会返回。设置超时时间为-1,PacketReceivePacket()会立即返回。这个函数也工作在网卡的统计模式下。所以可以用来设置两次统计报告之间的时间间隔。这个函数也是通过DeviceIoControl发送控制码来实现的。
No.6. PacketAllocatePacket 为_PACKET结构分配内存。
LPPACKET PacketAllocatePacket(void);
Parameters:void
Return Values: 如果执行成功,返回指向_PACKET结构的指针。否则,返回NULL。
Usage: C/C++ Usage Sample
LPPACKET lpPacket;
lpPacket = PacketAllocatePacket() ;
Remarks: 这个函数并不负责为_PACKET结构的Buffer成员分配空间。这块缓冲区必须由应用程序分配,而且必须调用PacketInitPacket来将这缓冲区和_PACKET结构关联到一起。
No.7. PacketInitPacket 初始化一个_PACKET结构,即将packet结构中的buffer设置为传递的buffer指针。
VOID PacketInitPacket(LPPACKET lpPacket, PVOID Buffer, UINT Length);
Parameters:
lpPacket [in] 指向一个_PACKET结构的指针。
Buffer [in] 一个指向一块用户分配的缓冲区的指针。捕获的数据将放置于此。
Length [in] 缓冲区的大小。这是一个读操作从driver传递到应用的最大数据量。
Return Values:void
Usage: C/C++ Usage Sample
char buffer[256000];
LPPACKET lpPacket;
PacketInitPacket(lpPacket,(char*)buffer,256000);;
Remarks: Driver能够用一个读操作返回几个Packets,那么一次调用传递给应用程序的packet的数量,就只取决于传递给PacketReceivePacket()的_PACKET结构的buffer的大小了。因此用PacketInitPacket()初始化一块大缓冲区,能够显著地减少系统调用,减少捕获进程在处理器上的影响。
No.8. PacketReceivePacket (读取数据) 从NPF driver上读取数据(Packets或者统计信息)。
BOOLEAN PacketReceivePacket(LPADAPTER AdapterObject, LPPACKET lpPacket, BOOLEAN Sync);
Parameters:
AdapterObject: [in] 指向一个_ADAPTER结构的指针。
lpPacket: [in , out] 放数据的_PACKET结构缓冲区。
Sync: [in] 一个可以忽略的参数,保留它是为了向后兼容。
Return Values:如果执行成功,返回一个非零值。
Usage: C/C++ Usage Sample
LPADAPTER lpAdapter = 0;
LPPACKET lpPacket;
lpAdapter = PacketOpenAdapter(AdapterList[Open-1]);
lpPacket = PacketAllocatePacket();
PacketInitPacket(lpPacket,(char*)buffer,256000);
PacketReceivePacket(lpAdapter,lpPacket,TRUE);
Remarks: 这个函数所接收的数据可以是一组Packets,也可以是网络流量的一个统计数据,依赖于网卡的工作模式。接收到的Packet的数量是可变的。它依赖于几个因素:当前存储在driver缓冲区中的Packet的数目,这些Packet的大小,分配给lpPacket参数的缓冲区的大小。Packet存储在lpPacket结构的buffer缓冲区内,lpPacket->Length指示着复制到缓冲区的数据的大小。它的实现也很简单:先看看AdapterObject->ReadTimeOut是否是-1:如果不是-1,则调用WaitForSingleObject等候AdapterObject->ReadEvent读事件触发,超时时间为AdapterObject->ReadTimeOut的数值。如果AdapterObject->ReadTimeOut为0,则永不超时。如果是-1,就表明读完立即返回。之后,调用ReadFile读取数据。
No.9. PacketGetStats (得到本次捕获的统计数据)得到当前捕获进程的统计信息。
BOOLEAN PacketGetStats(LPADAPTER AdapterObject, struct bpf_stat *s);
Parameters:
AdapterObject: [in] 指向一个_ADAPTER结构的指针。
s: [in, out] bpf_stat结构,通过它,我们可以知道接收到的包数,丢失的包数等。
Return Values:如果执行成功,返回非零值。
Usage: C/C++ Usage Sample
struct bpf_stat stat;
PacketGetStats(lpAdapter,&stat) ;
Remarks:通过这个函数,我们可以知道:从开始捕获起,这个driver从网卡上接收的Packet的数量(包括driver丢失的Packet);从开始捕获起,这个driver丢失的Packet的数量,一般地,包丢失,是因为driver的缓冲区满了,这时driver将扔掉这个包。具体实现也是调用DeviceIoControl函数向设备发送pBIOCGSTATS控制码,得到一个bpf_stat结构,然后只把这个结构的bs_recv和bs_drop成员返回。
No.10. PacketCloseAdapter 关闭网卡。
VOID PacketCloseAdapter(LPADAPTER lpAdapter);
Parameters:
lpAdapter: [in] 指向一个_ADAPTER结构的指针。
Remarks: 依次做下面的动作:
关闭lpAdapter->hFile,打开的NPF driver的实例句柄;触发lpAdapter->ReadEvent,并关闭这个句柄;解锁并释放lpAdapter。
1 WinPCap驱动简介
WinPCap(Windows Packet Capture)是Windows平台下一个免费,公共的网络访问系统。
开发WinPCap这个项目的目的在于为win32应用程序提供访问网络底层的能力。它提供了以下的各项功能:
(1) 捕获原始数据报,包括在共享网络上各主机发送/接收的以及相互之间交换的数据报;
(2) 在数据报发往应用程序之前,按照自定义的规则将某些特殊的数据报过滤掉;
(3) 在网络上发送原始的数据报;
(4) 收集网络通信过程中的统计信息。
WinPCap的主要功能在于独立于主机协议(如TCP/IP)而发送和接收原始数据报。也就是说,WinPCap不能阻塞,过滤或控制其他应用程序数据报的发收,它仅仅只是监听共享网络上传送的数据报。因此,它不能用于QoS调度程序或个人防火墙。目前,WinPCap开发的主要对象是Windows NT/2000/XP,这主要是因为在使用WinPCap的用户中只有一小部分是仅使用Windows 95/98/Me,并且MS也已经放弃了对win9x的开发。因此本文相关的程序T-ARP也是面向WinNT/2000/XP用户的。其实WinPCap中的面向9x系统的概念和NT系统的非常相似,只是在某些实现上有点差异,比如说9x只支持ANSI编码,而NT系统则提倡使用Unicode编码。
本文讨论的是packet.dll所提供的各种函数,因为它们完全可以实现本文所希望的各项要求。但是如果你有其他特别的或更高级的要求,WinPCap也提供了另一个动态连接库wpcap.dll。虽然wpcap.dll依靠于packet.dll,但是它却提供了一种更简单,直接,有力的方法来更好的利用编程环境。比如捕获一个数据报,创建一个数据报过滤装置或将监听到的数据报转存到某个文件等,wpcap.dll都会为你提供更加安全的实现方法。
2 Packet.dll相关数据结构及函数
本文的目的在于介绍如何利用WinPCap驱动写ARP工具,因此有必要介绍一些相关的数据结构和函数。
首先介绍一些相关的数据结构:
1. typedef struct _ADAPTER ADAPTER; //描述一个网络适配器;
2. typedef struct _PACKET PACKET; //描述一组网络数据报的结构;
3. typedef struct NetType NetType; //描述网络类型的数据结构;
4. typedef struct npf_if_addr npf_if_addr; //描述一个网络适配器的ip地址;
5. struct bpf_hdr; //数据报头部;
6. struct bpf_stat; //当前捕获数据报的统计信息。
下面,介绍在packet.dll中定义的函数:
(1).LPPACKET PacketAllocatePacket(void)
如果运行成功,返回一个_PACKET结构的指针,否则返回NULL。成功返回的结果将会传送到PacketReceivePacket()函数,接收来自驱动的网络数据报。
(2).VOID PacketCloseAdapter(LPADAPTER lpAdapter)
关闭参数中提供的网络适配器,释放相关的ADAPTER结构。
(3).VOID PacketFreePacket(LPPACKET lpPacket)
释放参数提供的_PACKET结构。
(4).BOOLEAN PacketGetAdapterNames(LPSTR pStr, PULONG BufferSize)
返回可以得到的网络适配器列表及描述。
(5).BOOLEAN PacketGetNetInfoEx(LPTSTR AdapterNames, npf_ip_addr *buff, PLONG NEntries)
返回某个网络适配器的全面地址信息。
其中npf_ip_addr结构包含:IPAddress, SubnetMask, Broadcast
IPAddress: IP地址
SubnetMask: 子网掩码
Broadcast: 广播地址
(6).BOOLEAN PacketGetNetType(LPADAPTER AdapterObject, NetType *type)
返回某个网络适配器的MAC类型。
NetType结构里包含了LinkSpeed(速度)和LinkType(类型)。其中LinkType包含以下几种情况:
NdisMedium802_3: Ethernet(802.3)
NdisMediumWan: WAN
NdisMedium802_5: Token Ring(802.5)
NdisMediumFddi: FDDI
NdisMediumAtm: ATM
NdisMediumArcnet878_2: ARCNET(878.2)
(7).BOOLEAN PacketGetStats(LPADAPTER AdapterObject,struct bpf_stat *s)
返回几个关于当前捕获报告的统计信息。
其中bpf_stat结构包含:bs_recv, bs_drop, ps_ifdrop, bs_capt
bs_recv: 从网络适配器开始捕获数据报开始所接收到的所有数据报的数目,包括丢失的数据报;
bs_drop: 丢失的数据报数目。在驱动缓冲区已经满时,就会发生数据报丢失的情况。
(8).PCHAR PacketGetVersion()
返回关于dll的版本信息。
(9).VOID PacketInitPacket(LPPACKET lpPacket, PVOID Buffer, UINT Length)
初始化一个_PACKET结构。
(10).LPADAPTER PacketOpetAdapter(LPTSTR AdapterName)
打开一个网络适配器。
(11).BOOLEAN PacketReceivePacket(LPADAPTER AdapterObject,LPPACKET lpPacket,BOOLEAN Sync)
从NPF驱动程序读取网络数据报及统计信息。
数据报编码结构: |bpf_hdr|data|Padding|bpf_hdr|data|Padding|
(12).BOOLEAN PacketSendPacket(LPADAPTER AdapterObject,LPPACKET lpPacket, BOOLEAN Sync)
发送一个或多个数据报的副本。
(13).BOOLEAN PacketSetBuff(LPADAPTER AdapterObject,int dim)
设置捕获数据报的内核级缓冲区大小。
(14).BOOLEAN PacketSetHwFilter(LPADAPTER AdapterObject,ULONG Filter)
为接收到的数据报设置硬件过滤规则。
以下为一些典型的过滤规则:
NDIS_PACKET_TYPE_PROMISCUOUS: 设置为混杂模式,接收所有流过的数据报;
NDIS_PACKET_TYPE_DIRECTED: 只有目的地为本地主机网络适配器的数据报才会被接收;
NDIS_PACKET_TYPE_BROADCAST: 只有广播数据报才会被接收;
NDIS_PACKET_TYPE_MULTICAST: 只有与本地主机网络适配器相对应的多播数据报才会被接收;
NDIS_PACKET_TYPE_ALL_MULTICAST: 所有多播数据报均被接收;
NDIS_PACKET_TYPE_ALL_LOCAL: 所有本地数据报均被接收。
(15).BOOLEAN PacketSetNumWrites(LPADAPTER AdapterObject,int nwrites)
设置调用PacketSendPacket()函数发送一个数据报副本所重复的次数。
(16).BOOLEAN PacketSetReadTimeout(LPADAPTER AdapterObject,int timeout)
设置在接收到一个数据报后“休息”的时间。