java中JPCAP的数据链路层控制

作者:课课家教育更新于： 2016-02-29 17:15:03

　　一.JPCAP简介

　　众所周知，java语言虽然在TCP/UDP传输方面给予了良好的定义，但对于网络层以下的控制，却是无能为力的。

　　JPCAP扩展包弥补了这一点。 JPCAP实际上并非一个真正去实现对数据链路层的控制，而是一个中间件，JPCAP调用wincap/libpcap，而给JAVA语言提供一个公共的接口，从而实现了平台无关性。在官方网站上声明，JPCAP支持FreeBSD 3.x, Linux RedHat 6.1, Fedora Core 4, Solaris, and Microsoft Windows 2000/XP等系统。

　　二.JPCAP机制

　　JPCAP的整个结构大体上跟wincap/libpcap是很相像的，例如NETworkInterface类对应wincap的typedef struct _ADAPTER ADAPTER，getDeviceList()对应pcap_findalldevs()等等。 JPCAP有16个类，下面就其中最重要的4个类做说明。

　　1.NetworkInterface 该类的每一个实例代表一个网络设备，一般就是网卡。这个类只有一些数据成员，除了继承自java.lang.Object的基本方法以外，没有定义其它方法。

　　数据成员

　　NetworkInterfaceAddress[]addresses 这个接口的网络地址。设定为数组应该是考虑到有些设备同时连接多条线路，例如路由器。但我们的PC机的网卡一般只有一条线路，所以我们一般取addresses[0]就够了。

　　java.lang.Stringdatalink_description. 数据链路层的描述。描述所在的局域网是什么网。例如，以太网(Ethernet)、无线LAN网(wireless LAN)、令牌环网(token ring)等等。

　　java.lang.Stringdatalink_name 该网络设备所对应数据链路层的名称。具体来说，例如Ethernet10M、100M、1000M等等。

　　java.lang.Stringdescription 网卡是XXXX牌子XXXX型号之类的描述。例如我的网卡描述：Realtek RTL8169/8110 Family Gigabit Ethernet NIC

　　booleanLoopback 标志这个设备是否loopback设备。

　　byte[]mac_address 网卡的MAC地址，6个字节。

　　java.lang.StringName 这个设备的名称。例如我的网卡名称：\\Device\\NPF_{3CE5FDA5-E15D-4F87-B217-255BCB351CD5}

　　2.JpcapCaptor

　　该类提供了一系列静态方法实现一些基本的功能。该类一个实例代表建立了一个与指定设备的链接，可以通过该类的实例来控制设备，例如设定网卡模式、设定过滤关键字等等。

　　数据成员

　　intdropped_packets 抛弃的包的数目。

　　protected intID 这个数据成员在官方文档中并没有做任何说明，查看JPCAP源代码可以发现这个ID实际上在其JNI的C代码部分传进来的，这类本身并没有做出定义，所以是供其内部使用的。实际上在对JpcapCator实例的使用中也没有办法调用此数据成员。

　　protected static boolean[]instanciatedFlag 同样在官方文档中没有做任何说明，估计其为供内部使用。

　　protected static intMAX_NUMBER_OF_INSTANCE 同样在官方文档中没有做任何说明，估计其为供内部使用。

　　intreceived_packets

　　收到的包的数目

　　方法成员

　　static NetworkInterface[]getDeviceList()

　　返回一个网络设备列表。

　　static JpcapCaptoropenDevice(NetworkInterface interface, int snaplen, boolean promisc, int to_ms)

　　创建一个与指定设备的连接并返回该连接。注意，以上两个方法都是静态方法。 Interface：要打开连接的设备的实例; Snaplen：这个是比较容易搞混的一个参数。其实这个参数不是限制只能捕捉多少数据包，而是限制每一次收到一个数据包，只提取该数据包中前多少字节; Promisc：设置是否混杂模式。处于混杂模式将接收所有数据包，若之后又调用了包过滤函数setFilter()将不起任何作用; To_ms：这个参数主要用于processPacket()方法，指定超时的时间;

　　voidClose()

　　关闭调用该方法的设备的连接，相对于openDivece()打开连接。

　　JpcaPSendergetJpcapSenderInstance()

　　该返回一个JpcapSender实例，JpcapSender类是专门用于控制设备的发送数据包的功能的类。

　　PacketgetPacket()

　　捕捉并返回一个数据包。这是JpcapCaptor实例中四种捕捉包的方法之一。

　　intloopPacket(int count, PacketReceiver handler)

　　捕捉指定数目的数据包，并交由实现了PacketReceiver接口的类的实例处理，并返回捕捉到的数据包数目。如果count参数设为-1，那么无限循环地捕捉数据。 这个方法不受超时的影响。还记得openDivice()中的to_ms参数么?那个参数对这个方法没有影响，如果没有捕捉到指定数目数据包，那么这个方法将一直阻塞等待。 PacketReceiver中只有一个抽象方法void receive(Packet p)。

　　intprocessPacket(int count, PacketReceiver handler)

　　跟loopPacket()功能一样，唯一的区别是这个方法受超时的影响，超过指定时间自动返回捕捉到数据包的数目。

　　intdispatchPacket(int count, PacketReceiver handler)

　　跟processPacket()功能一样，区别是这个方法可以处于“non-blocking”模式工作，在这种模式下dispatchPacket()可能立即返回，即使没有捕捉到任何数据包。

　　voidsetFilter(java.lang.String condition, boolean optimize)

　　.condition：设定要提取的包的关键字。 Optimize：这个参数在说明文档以及源代码中都没有说明，只是说这个参数如果为真，那么过滤器将处于优化模式。

　　voidsetNonBlockingMode(boolean nonblocking) 如果值为“true”，那么设定为“non-blocking”模式。

　　voidbreakLoop() 当调用processPacket()和loopPacket()后，再调用这个方法可以强制让processPacket()和loopPacket()停止。

　　3.JpcapSender

　　该类专门用于控制数据包的发送。

　　方法成员

　　voidclose()

　　强制关闭这个连接。

　　static JpcapSenderopenRawSocket() 这个方法返回的JpcapSender实例发送数据包时将自动填写数据链路层头部分。

　　voidsendPacket(Packet packet)

　　JpcapSender最重要的功能，发送数据包。需要注意的是，如果调用这个方法的实例是由JpcapCaptor的getJpcapSenderInstance()得到的话，需要自己设定数据链路层的头，而如果是由上面的openRawSocket()得到的话，那么无需也不能设置，数据链路层的头部将由系统自动生成。

　　4.Packet 这个是所有其它数据包类的父类。Jpcap所支持的数据包有：

　　ARPPacket、DatalinkPacket、EthernetPacket、ICMPPacket、IPPacket、TCPPacket、UDPPacket

　　三.使用JPCAP实现监听

　　1.监听原理 在详细说用JPCAP实现网络监听实现前，先简单介绍下监听的原理。 局域网监听利用的是所谓的“ARP欺骗”技术。在以前曾经一段阶段，局域网的布局是使用总线式(或集线式)结构，要到达监听只需要将网卡设定为混杂模式即可，但现在的局域网络普遍采用的是交换式网络，所以单纯靠混杂模式来达到监听的方法已经不可行了。所以为了达到监听的目的，我们需要“欺骗”路由器、“欺骗”交换机，即“ARP欺骗”技术。

　　假设本机为A，监听目标为B。

　　首先，伪造一个ARP REPLY包，数据链路层头及ARP内容部分的源MAC地址填入A的MAC地址，而源IP部分填入网关IP，目的地址填入B的MAC、IP，然后将这个包发送给B，而B接收到这个伪造的ARP REPLY包后，由于源IP为网关IP，于是在它的ARP缓存表里刷新了一项，将(网关IP，网关MAC)刷新成(网关IP，A的MAC)。而B要访问外部的网都需要经过网关，这时候这些要经过网关的包就通通流到A的机器上来了。 接着，再伪造一个ARP REPLY包，数据链路层头及ARP内容部分的源MAC地址填入A的MAC地址，而源IP部分填入B的IP，目的地址填入网关MAC、IP，然后将这个包发给网关，网关接收到这个伪造的ARP REPLY包后，由于源IP为B的IP，于是在它的ARP缓存表里刷新了一项，将(B的IP，B的MAC)刷新成(B的IP，A的MAC)。这时候外部传给B的数据包经过网关时，就通通转发给A。 这样还只是拦截了B的数据包而已，B并不能上网——解决方法是将接收到的包，除了目的地址部分稍做修改，其它原封不动的再转发出去，这样就达到了监听的目的——在B不知不觉中浏览了B所有的对外数据包。