Linux命令拾遗-网络抓包工具

简介#

Linux中有很多抓包工具，如ngrep、tcpdump与tshark等，它们有很多用法与使用场景，下面我将结合例子讲解各工具的用法以及它们的使用场景。

ngrep#

ngrep是一款抓包工具，它将抓到的包数据以文本形式直接显示出来，非常适用于包数据包含文本的抓包分析(如HTTP、MySQL)，如下：

抓HTTP请求#

有时我们会遇到这种场景，服务方提供http接口给调用方使用，调用方传递一个参数值，服务方收到的结果不一样！

这种情况，有可能是调用方的请求方式有问题，也有可能是服务方有请求拦截器导致问题，如何辨别问题是在哪一方呢？这时用ngrep抓包工具确认一下包内容再合适不过了，如下：

# -d any表示抓取所有网卡的数据包
# -W byline 一般用于HTTP抓包，方便查看
$ ngrep -d any -W byline port 8080

如上，ngrep会将非可见字符显示为.，所以上面http请求每行后都有个.，指的是HTTP协议换行符\r\n中的\r，而最前面的T代表这是TCP协议的包。

抓取SQL#

# 抓取3961端口，过滤出包数据中带select的网络包，即查询SQL
# -A 2 匹配包之后的2个包也显示出来
$ ngrep -d any -A 2 'select' port 3961

可以发现，mysql回包都有.def.这样的字样，我们可以根据这个来判断mysql响应包。

ngrep带上-T参数，可以额外打印出前后两个包的间隔时间，这样我们根据回包的间隔时间，就能大概看到SQL查询的耗时了，如下：

# -W single让包数据在一行上显示，便于awk等文本工具处理
# -s 200 包大小最多抓200字节，多余数据不显示
# -T 打印出两个包之间的间隔时间，单位秒
# awk部分脚本逻辑是，一直抓包直到发现回包慢于1秒时停止
$ ngrep -d any -W single -s 200 -T 'select|def' port 3961 \
    | awk '{print} $1~/T/ && /.def./ && $2>1 && $2<1000 {exit(0)}'

tcpdump#

tcpdump是一个通用抓包工具，一般用它来抓各种协议的网络包数据，然后再使用wireshark分析，如下：

抓取3961端口网络包#

# -c 10000表示最多抓1万个包
$ tcpdump -i any -s 0 -c 10000 tcp and port 3961 -w ./target.cap

# -G 600 表示600s保存一个抓包文件，避免单文件太大
$ tcpdump -i any -s 0 -G 600 tcp and port 3961 -w ./target_%Y_%m%d_%H%M_%S.pcap

wireshark分析#

抓取的target.cap是mysql的网络包数据，它是二进制的，无法直接查看，需要使用wireshark分析，下载地址如下：

https://www.wireshark.org/download.html

默认情况下，wireshark认为3306端口的数据包是MySQL协议的，而上面我们mysql端口是3961，导致wireshark无法将包数据识别为MySQL协议，显示的是TCP原始数据，不方便查看，所以我们需要告诉wireshark使用MySQL协议解析3961端口数据包，如下：

a. 先decode as...相应端口使用MySQL协议解析：

...

b. 输入mysql.query contains "id=24218"，查看SQL中包含id=24218的数据包，如下：

网络慢还是后端处理慢？#

为方便分析耗时，一般建议在wireshark上再添加如下两列：

• tcpDelta = tcp.time_delta，表示在当前tcp连接中，当前包相对上一个包的时间差。
• ack_rtt = tcp.analysis.ack_rtt，表示tcp中的ack包，相对其数据包的时间差。

如下，找耗时最大的包：

...

...

...

发现对于select sleep(2.0)这条SQL，服务端回复ack很快，而在回复数据包时变慢，说明是慢在MySQL处理上，而非网络里，因为如果网络慢的话，ack应该也会变慢的。

tshark#

tshark是wireshark工具的命令行版本，使用的方法与wireshark是类似的，如下：

# -i any 任意网卡的数据都抓取
# -f 指定抓什么协议，什么端口
# -d 类似wireshark的decode as，将3961解析为mysql协议
# -Y 类似wireshark上面的显示过滤器
# -T 指定数据输出格式，fields表示tab分隔格式
# -e 指定输出的字段
# -E header=y 指定输出标题行
$ sudo tshark -ni any -f 'tcp and port 3961' -d 'tcp.port==3961,mysql' \
    -T fields  -e frame.number -e frame.time_epoch -e frame.time_delta_displayed  \
    -e ip.src -e tcp.srcport -e tcp.dstport -e ip.dst -e tcp.stream -e tcp.len -e tcp.nxtseq \
    -e tcp.time_delta -e tcp.analysis.ack_rtt \
    -e _ws.col.Info -e mysql.query -E header=y > packets.tsv

# 查看抓包数据
$ csvlook -It packets.tsv | less -iSFX
| frame.number | frame.time_epoch     | frame.time_delta_displayed | ip.src    | tcp.srcport | tcp.dstport | ip.dst    | tcp.stream | tcp.len | tcp.nxtseq | tcp.time_delta | tcp.analysis.ack_rtt | _ws.col.Info                                                                     | mysql.query                                                                     |
| ------------ | -------------------- | -------------------------- | --------- | ----------- | ----------- | --------- | ---------- | ------- | ---------- | -------------- | -------------------- | -------------------------------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------- |
| 1            | 1639287428.374886956 | 0.000000000                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 5       | 6          | 0.000000000    |                      | Request Ping                                                                     |                                                                                 |
| 2            | 1639287428.375043740 | 0.000156784                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 1          | 0.000156784    | 0.000156784          | 3961 → 39262 [ACK] Seq=1 Ack=6 Win=512 Len=0 TSval=696789627 TSecr=696789627     |                                                                                 |
| 3            | 1639287428.375268878 | 0.000225138                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 11      | 12         | 0.000225138    |                      | Response OK                                                                      |                                                                                 |
| 4            | 1639287428.375289961 | 0.000021083                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 6          | 0.000021083    | 0.000021083          | 39262 → 3961 [ACK] Seq=6 Ack=12 Win=512 Len=0 TSval=696789627 TSecr=696789627    |                                                                                 |
| 5            | 1639287428.375886139 | 0.000596178                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 55      | 61         | 0.000596178    |                      | Request Query                                                                    | select id from app_log al order by id desc limit 1                              |
| 6            | 1639287428.375906403 | 0.000020264                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 12         | 0.000020264    | 0.000020264          | 3961 → 39262 [ACK] Seq=12 Ack=61 Win=512 Len=0 TSval=696789628 TSecr=696789628   |                                                                                 |
| 7            | 1639287428.377206294 | 0.001299891                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 76      | 88         | 0.001299891    |                      | Response                                                                         |                                                                                 |
| 8            | 1639287428.377226652 | 0.000020358                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 61         | 0.000020358    | 0.000020358          | 39262 → 3961 [ACK] Seq=61 Ack=88 Win=512 Len=0 TSval=696789629 TSecr=696789629   |                                                                                 |
| 9            | 1639287428.378921659 | 0.001695007                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 84      | 145        | 0.001695007    |                      | Request Query                                                                    | select id,log_info,create_time,update_time,add_time from app_log where id=27371 |
| 10           | 1639287428.378942384 | 0.000020725                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 88         | 0.000020725    | 0.000020725          | 3961 → 39262 [ACK] Seq=88 Ack=145 Win=512 Len=0 TSval=696789631 TSecr=696789631  |                                                                                 |
| 11           | 1639287428.380450661 | 0.001508277                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 412     | 500        | 0.001508277    |                      | Response                                                                         |                                                                                 |
| 12           | 1639287428.380471636 | 0.000020975                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 145        | 0.000020975    | 0.000020975          | 39262 → 3961 [ACK] Seq=145 Ack=500 Win=509 Len=0 TSval=696789633 TSecr=696789633 |                                                                                 |
| 13           | 1639287430.051942681 | 1.671471045                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 22      | 167        | 1.671471045    |                      | Request Query                                                                    | select sleep(2.0)                                                               |
| 14           | 1639287430.051972761 | 0.000030080                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 500        | 0.000030080    | 0.000030080          | 3961 → 39262 [ACK] Seq=500 Ack=167 Win=512 Len=0 TSval=696791304 TSecr=696791304 |                                                                                 |
| 15           | 1639287432.053394353 | 2.001421592                | 127.0.0.1 | 3961        | 39262       | 127.0.0.1 | 0          | 65      | 565        | 2.001421592    |                      | Response                                                                         |                                                                                 |
| 16           | 1639287432.053520674 | 0.000126321                | 127.0.0.1 | 39262       | 3961        | 127.0.0.1 | 0          | 0       | 167        | 0.000126321    | 0.000126321          | 39262 → 3961 [ACK] Seq=167 Ack=565 Win=512 Len=0 TSval=696793306 TSecr=696793305 |

并且，tshark也可以直接分析tcpdump抓到的包数据，如下：

# -Y 类似于wireshark中的显示过滤器
$ tshark -d 'tcp.port==3961,mysql' -Y 'mysql.query contains "id=21"' -r target.cap -T fields -e frame.number -e mysql.query
5       select id,log_info,create_time,update_time,add_time from app_log where id=21527
13      select id,log_info,create_time,update_time,add_time from app_log where id=21518
25      select id,log_info,create_time,update_time,add_time from app_log where id=21007
52      select id,log_info,create_time,update_time,add_time from app_log where id=21505

# tshark包还附带一个editcap命令
# 可用于截取抓包数据的一段时间范围
$ editcap -F libpcap -A "2013-07-20 23:00:00" -B "2013-07-20 23:20:00" input.pcap output.pcap

pcap-filter与wireshark-filter#

像ngrep、tcpdump和tshark -f使用的都是pcap-filter语法，用于抓取网络包时，对抓到的网络包进行过滤，如下是tcpdump使用pcap-filter的一些常见语法。

# 抓取指定主机的数据包
$ tcpdump -ni any host 210.27.48.1
# 抓取来自210.27.48.1主机和23端口的tcp包
$ tcpdump -ni any tcp src host 210.27.48.1 and port 23 
# 抓取来自网络10.234.10.0/24的主机发来的目的端口是80或8080的tcp包
$ tcpdump -ni any tcp src net 10.234.10.0/24 and dst port '(80 or 8080)'
# 抓tcp协议的rst包
$ tcpdump -ni any -s0 tcp and 'tcp[13] & 4 != 0 ' -vvv
# 抓tcp协议的fin包
$ tcpdump -ni any -s0 tcp and 'tcp[13] & 1 != 0 ' -vvv

详细语法可以man pcap-filter查看，或访问：https://wiki.wireshark.org/CaptureFilters

而wireshark界面上的显示过滤器，以及tshark -Y使用的都是wireshark-filter语法，用于对已抓取的数据包进行进一步过滤分析，如下是tshark使用wireshark-filter的一些常见语法。

# 过滤指定主机与指定端口数据包
$ tshark -Y 'ip.addr==127.0.0.1 and tcp.port==3961'
# 解析为http协议，并使用http协议字段过滤
$ tshark -d 'tcp.port==8080,http' -Y 'http.request.uri contains "/get"'
# 解析为mysql协议，并使用mysql协议字段过滤
$ tshark -d 'tcp.port==3961,mysql' -Y 'mysql.query contains "id=21"'

详细语法可以man wireshark-filter查看，或访问：https://wiki.wireshark.org/DisplayFilters

总结#

可见，使用ngrep、tcpdump、tshark分析网络问题是非常有帮助的，一定要在工作中多多尝试使用，熟悉它们的各种用法。