如何理解网络数据包分析工具tcpdump

如何理解网络数据包分析工具tcpdump，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。

前言

tcpdump是一个用于截取网络分组，并输出分组内容的工具。凭借强大的功能和灵活的截取策略，使其成为类UNIX系统下用于网络分析和问题排查的首选工具；tcpdump 可以支持针对网络层、协议、主机、网络或端口的过滤，并提供and、or、not等逻辑语句来帮助你去掉无用的信息

tcpdump语法

Usage: tcpdump [-aAdDefhIJKlLnNOpqRStuUvxX] [ -B size ] [ -c count ]                [ -C file_size ] [ -E algo:secret ] [ -F file ] [ -G seconds ]                [ -i interface ] [ -j tstamptype ] [ -M secret ]                [ -Q|-P in|out|inout ]                [ -r file ] [ -s snaplen ] [ -T type ] [ -w file ]                [ -W filecount ] [ -y datalinktype ] [ -z command ]                [ -Z user ] [ expression ]

tcpdump语义

抓包选项

     -c：指定要抓取的包数量。     -i interface：指定tcpdump需要监听的接口。默认会抓取第一个网络接口     -n：对地址以数字方式显式，否则显式为主机名，也就是说-n选项不做主机名解析。     -nn：除了-n的作用外，还把端口显示为数值，否则显示端口服务名。     -P：指定要抓取的包是流入还是流出的包。可以给定的值为"in"、"out"和"inout"，默认为"inout"。     -s len：设置tcpdump的数据包抓取长度为len，如果不设置默认将会是65535字节。对于要抓取的数据包较大时，长度设置不够可能             会产生包截断，若出现包截断，：输出行中会出现"[|proto]"的标志(proto实际会显示为协议名)。但是抓取len越长，包             的处理时间越长，并且会减少tcpdump可缓存的数据包的数量，：从而会导致数据包的丢失，所以在能抓取我们想要的包的前提下，抓取长度越小越好。

输出选项

     -e：输出的每行中都将包括数据链路层头部信息，例如源MAC和目标MAC。     -q：快速打印输出。即打印很少的协议相关信息，从而输出行都比较简短。     -X：输出包的头部数据，会以16进制和ASCII两种方式同时输出。     -XX：输出包的头部数据，会以16进制和ASCII两种方式同时输出，更详细。     -v：当分析和打印的时候，产生详细的输出。     -vv：产生比-v更详细的输出。     -vvv：产生比-vv更详细的输出。

其它功能性选项

     -D：列出可用于抓包的接口。将会列出接口的数值编号和接口名，它们都可以用于"-i"后。     -F：从文件中读取抓包的表达式。若使用该选项，则命令行中给定的其他表达式都将失效。     -w：将抓包数据输出到文件中而不是标准输出。可以同时配合"-G     time"选项使得输出文件每time秒就自动切换到另一个文件。可通过"-r"选项载入这些文件以进行分析和打印。     -r：从给定的数据包文件中读取数据。使用"-"表示从标准输入中读取。

expression表达式

   ==一个基本的表达式单元格式为"proto dir type ID"==   对于表达式语法，参考 pcap-filter 【pcap-filter - packet filter syntax】   类型 type   host, net, port, portrange   例如：host 192.168.201.128 , net 128.3, port 20, portrange 6000-6008'   目标 dir   src, dst, src or dst, src and dst   协议 proto   tcp， udp ， icmp，若未给定协议类型，则匹配所有可能的类型   ==表达式单元之间可以使用操作符" and / && / or / || / not / ! "进行连接，从而组成复杂的条件表达式==。   如"host foo and not port ftp and not port ftp-data"，这表示筛选的数据包要满足"主机为foo且端口不是   ftp(端口21)和ftp-data(端口20)的包"，常用端口和名字的对应关系可在linux系统中的/etc/service文件中找到。   另外，同样的修饰符可省略，如"tcp dst port ftp or ftp-data or domain"与"tcp dst port ftp or tcp    dst port ftp-data or tcp dst port domain"意义相同，都表示包的协议为tcp且目的端口为ftp或ftp-data   或domain(端口53)。   使用括号"()"可以改变表达式的优先级，但需要注意的是括号会被shell解释，所以应该使用反斜线""转义为"()"，   在需要的时候，还需要包围在引号中。

tcpdump示例

监控指定网络接口的数据包

tcpdump -i eth0

监控指定主机的数据包

tcpdump -i eth0 host 10.0.0.13

监控2个主机的数据包

tcpdump -i eth0 host 10.0.0.11 and host 10.0.0.13

监控1个主机与非1个主机之间的数据包

tcpdump -i eth0 host 10.0.0.11 and not host 10.0.0.13

监控某主个主机发送的数据包

tcpdump -i eth0 src host 10.0.0.11

监控发送到某个主机的数据包

tcpdump -i eth0 dst host 10.0.0.11

监控指定主机和端口的数据包

tcpdump -i eth0 host 10.0.0.11 and port 3306

监控指定网段的数据包，并且只抓取10个数据包

tcpdump -i eth0 -c 10 net 10.0

监控通过网关snup的ftp协议类型的数据包

tcudump 'gateway snup and (port ftp or ftp-data)'

监控ping协议数据包

tcpdump -c 5 -nn -i eth0

监控指定主机的ping协议数据包

tcpdump -c 5 -nn -i eth0 icmp and src 10.0.0.11

监控到本机3306端口的数据包

tcpdump -c 10 -nn -i eth0 tcp dst port 3306

监控完整详细的数据包

tcpdump -c 2 -q -XX -vvv -nn -i eth0 tcp dst port 3306

tcpdump与mysql

tcpdump命令tcpdump host 10.92.143.15 -tttt -S -nn主机上登陆mysqlmysql -u root -h 10.92.143.15 -p执行exit退出mysql客户端

# 三次握手，其中S代表Syn，.代表Ack，S.代表Syn, Ack

2018-08-19 22:52:42.768100 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [S], seq 864854527, win 14600, options [mss 1460,sackOK,TS val 2246810963 ecr 0,nop,wscale 8], length 02018-08-19 22:52:42.810055 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [S.], seq 4288771247, ack 864854528, win 14480, options [mss 1460,sackOK,TS val 2062159250 ecr 2246810963,nop,wscale 8], length 02018-08-19 22:52:42.810065 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [.], ack 4288771248, win 58, options [nop,nop,TS val 2246811005 ecr 2062159250], length 0

# 登录校验，传输用户名和密码验证阶段，其中P代表Push，传输数据需要。这里包含登录验证和版本信息等元数据的交换

2018-08-19 22:52:42.852102 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [P.], seq 4288771248:4288771308, ack 864854528, win 57, options [nop,nop,TS val 2062159292 ecr 2246811005], length 602018-08-19 22:52:42.852118 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [.], ack 4288771308, win 58, options [nop,nop,TS val 2246811047 ecr 2062159292], length 02018-08-19 22:52:42.853251 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [P.], seq 864854528:864854590, ack 4288771308, win 58, options [nop,nop,TS val 2246811048 ecr 2062159292], length 622018-08-19 22:52:42.895198 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [.], ack 864854590, win 57, options [nop,nop,TS val 2062159335 ecr 2246811048], length 02018-08-19 22:52:42.895256 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [P.], seq 4288771308:4288771319, ack 864854590, win 57, options [nop,nop,TS val 2062159335 ecr 2246811048], length 112018-08-19 22:52:42.895264 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [.], ack 4288771319, win 58, options [nop,nop,TS val 2246811090 ecr 2062159335], length 02018-08-19 22:52:42.895312 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [P.], seq 864854590:864854627, ack 4288771319, win 58, options [nop,nop,TS val 2246811090 ecr 2062159335], length 372018-08-19 22:52:42.937268 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [.], ack 864854627, win 57, options [nop,nop,TS val 2062159377 ecr 2246811090], length 02018-08-19 22:52:42.937405 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [P.], seq 4288771319:4288771409, ack 864854627, win 57, options [nop,nop,TS val 2062159377 ecr 2246811090], length 902018-08-19 22:52:42.937414 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [.], ack 4288771409, win 58, options [nop,nop,TS val 2246811132 ecr 2062159377], length 0

# 发送exit；正好5个字符

2018-08-19 22:52:44.366633 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [P.], seq 864854627:864854632, ack 4288771409, win 58, options [nop,nop,TS val 2246812561 ecr 2062159377], length 5# 四次挥手，其中F代表FIN，完成数据发送2018-08-19 22:52:44.366649 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [F.], seq 864854632, ack 4288771409, win 58, options [nop,nop,TS val 2246812561 ecr 2062159377], length 0

## 这个是exit的答复

2018-08-19 22:52:44.408575 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [.], ack 864854632, win 57, options [nop,nop,TS val 2062160848 ecr 2246812561], length 02018-08-19 22:52:44.408618 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [.], ack 864854633, win 57, options [nop,nop,TS val 2062160848 ecr 2246812561], length 02018-08-19 22:52:44.408652 IP 10.92.143.15.3306 > 10.119.124.24.45298: Flags [F.], seq 4288771409, ack 864854633, win 57, options [nop,nop,TS val 2062160848 ecr 2246812561], length 02018-08-19 22:52:44.408657 IP 10.119.124.24.45298 > 10.92.143.15.3306: Flags [.], ack 4288771410, win 58, options [nop,nop,TS val 2246812603 ecr 2062160848], length 0

上述数据包交互的图例

• 通过tcpdump可以精准分析mysql客户端与mysql服务器端的通讯交互详细过程

• tcp建立连接时为3个握手

• 断开tcp连接时为4个握手
  

• 这个握手是指mysql客户端与mysql服务器端之间的单向请求或回复

• mysql客户端登陆mysql服务器端分为3个阶段：tcp 3次握手建立tcp连接，基于tcp连接的数据传输,断开tcp连接的4次握手

• 通过tcpdump可以结合netstat的state去深入分析某些mysql客户端无法连接mysql服务器端的复杂问题
  

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