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Linux下Libpcap源码分析和包过滤机制

libpcap是unix/linux平台下的网络数据包捕获函数包，大多数网络监控软件都以它为基础。Libpcap可以在绝大多数类unix平台下工作，本文分析了libpcap在linux 下的源代码实现，其中重点是linux的底层包捕获机制和过滤器设置方式,同时也简要的讨论了 libpcap使用的包过滤机制 BPF。

网络监控

绝大多数的现代操作系统都提供了对底层网络数据包捕获的机制，在捕获机制之上可以建立网络监控（Network Monitoring）应用软件。网络监控也常简称为sniffer,其最初的目的在于对网络通信情况进行监控，以对网络的一些异常情况进行调试处理。但随着互连网的快速普及和网络攻击行为的频繁出现，保护网络的运行安全也成为监控软件的另一个重要目的。例如，网络监控在路由器，防火墙、入侵检查等方面使用也很广泛。除此而外，它也是一种比较有效的黑客手段，例如，美国政府安全部门的"肉食动物"计划。

包捕获机制

从广义的角度上看，一个包捕获机制包含三个主要部分：最底层是针对特定操作系统的包捕获机制，最高层是针对用户程序的接口，第三部分是包过滤机制。

不同的操作系统实现的底层包捕获机制可能是不一样的，但从形式上看大同小异。数据包常规的传输路径依次为网卡、设备驱动层、数据链路层、IP层、传输层、最后到达应用程序。而包捕获机制是在数据链路层增加一个旁路处理，对发送和接收到的数据包做过滤/缓冲等相关处理，最后直接传递到应用程序。值得注意的是，包捕获机制并不影响操作系统对数据包的网络栈处理。对用户程序而言，包捕获机制提供了一个统一的接口，使用户程序只需要简单的调用若干函数就能获得所期望的数据包。这样一来，针对特定操作系统的捕获机制对用户透明，使用户程序有比较好的可移植性。包过滤机制是对所捕获到的数据包根据用户的要求进行筛选，最终只把满足过滤条件的数据包传递给用户程序。

Libpcap应用程序框架

Libpcap提供了系统独立的用户级别网络数据包捕获接口，并充分考虑到应用程序的可移植性。Libpcap可以在绝大多数类unix平台下工作，参考资料 A 中是对基于 libpcap 的网络应用程序的一个详细列表。在windows平台下，一个与libpcap 很类似的函数包 winpcap 提供捕获功能，其官方网站是http://winpcap.polito.it/。

Libpcap 软件包可从 http://www.tcpdump.org/ 下载，然后依此执行下列三条命令即可安装，但如果希望libpcap能在linux上正常工作，则必须使内核支持"packet"协议，也即在编译内核时打开配置选项 CONFIG_PACKET(选项缺省为打开)。

./configure
./make
./make install

libpcap源代码由20多个C文件构成，但在Linux系统下并不是所有文件都用到。可以通过查看命令make的输出了解实际所用的文件。本文所针对的libpcap版本号为0.8.3，网络类型为常规以太网。Libpcap应用程序从形式上看很简单，下面是一个简单的程序框架：

char * device; /* 用来捕获数据包的网络接口的名称 */
pcap_t * p; /* 捕获数据包句柄，最重要的数据结构 */
struct bpf_program fcode; /* BPF 过滤代码结构 */

/* 第一步：查找可以捕获数据包的设备 */
device = pcap_lookupdev(errbuf)；

/* 第二步：创建捕获句柄，准备进行捕获 */
p = pcap_open_live(device, 8000, 1, 500, errbuf)；

/* 第三步：如果用户设置了过滤条件，则编译和安装过滤代码 */
pcap_compile(p, &fcode, filter_string, 0, netmask)；
pcap_setfilter(p, &fcode)；

/* 第四步：进入（死）循环，反复捕获数据包 */
for( ; ; )
{
while((ptr = (char *)(pcap_next(p, &hdr))) == NULL);

/* 第五步：对捕获的数据进行类型转换，转化成以太数据包类型 */
eth = (struct libnet_ethernet_hdr *)ptr;

/* 第六步：对以太头部进行分析，判断所包含的数据包类型，做进一步的处理 */
if(eth->ether_type == ntohs(ETHERTYPE_IP))
…………
if(eth->ether_type == ntohs(ETHERTYPE_ARP))
…………
}

/* 最后一步：关闭捕获句柄,一个简单技巧是在程序初始化时增加信号处理函数，
以便在程序退出前执行本条代码 */
pcap_close(p)；

检查网络设备

libpcap 程序的第一步通常是在系统中找到合适的网络接口设备。网络接口在Linux网络体系中是一个很重要的概念，它是对具体网络硬件设备的一个抽象，在它的下面是具体的网卡驱动程序，而其上则是网络协议层。Linux中最常见的接口设备名eth0和lo。Lo 称为回路设备，是一种逻辑意义上的设备,其主要目的是为了调试网络程序之间的通讯功能。eth0对应了实际的物理网卡，在真实网络环境下，数据包的发送和接收都要通过 eht0。如果计算机有多个网卡，则还可以有更多的网络接口，如eth1,eth2 等等。调用命令ifconfig可以列出当前所有活跃的接口及相关信息，注意对eth0的描述中既有物理网卡的MAC地址，也有网络协议的IP地址。查看文件/proc/net/dev也可获得接口信息。

Libpcap中检查网络设备中主要使用到的函数关系如下图：

libpcap调用pcap_lookupdev()函数获得可用网络接口的设备名。首先利用函数 getifaddrs() 获得所有网络接口的地址，以及对应的网络掩码、广播地址、目标地址等相关信息，再利用 add_addr_to_iflist()、add_or_find_if()、get_instance() 把网络接口的信息增加到结构链表 pcap_if 中，最后从链表中提取第一个接口作为捕获设备。其中 get_instanced()的功能是从设备名开始,找第一个是数字的字符,做为接口的实例号。网络接口的设备号越小，则排在链表的越前面，因此，通常函数最后返回的设备名为 eth0。虽然 libpcap 可以工作在回路接口上，但显然 libpcap 开发者认为捕获本机进程之间的数据包没有多大意义。在检查网络设备操作中，主要用到的数据结构和代码如下：

/* libpcap 自定义的接口信息链表 [pcap.h] */
struct pcap_if
{
struct pcap_if *next;
char *name; /* 接口设备名 */
char *description; /* 接口描述 */

/*接口的 IP 地址, 地址掩码, 广播地址,目的地址 */
struct pcap_addr addresses;
bpf_u_int32 flags; /* 接口的参数 */
};

char * pcap_lookupdev(register char * errbuf)
{
pcap_if_t *alldevs;
……
pcap_findalldevs(&alldevs, errbuf)；
……
strlcpy(device, alldevs->name, sizeof(device));
}

打开网络设备

当设备找到后，下一步工作就是打开设备以准备捕获数据包。Libpcap的包捕获是建立在具体的操作系统所提供的捕获机制上，而Linux系统随着版本的不同，所支持的捕获机制也有所不同。

2.0 及以前的内核版本使用一个特殊的socket类型SOCK_PACKET，调用形式是socket(PF_INET, SOCK_PACKET, int protocol)，但 Linux 内核开发者明确指出这种方式已过时。Linux 在 2.2及以后的版本中提供了一种新的协议簇 PF_PACKET 来实现捕获机制。PF_PACKET 的调用形式为 socket(PF_PACKET, int socket_type, int protocol)，其中socket类型可以是 SOCK_RAW和SOCK_DGRAM。SOCK_RAW 类型使得数据包从数据链路层取得后，不做任何修改直接传递给用户程序，而 SOCK_DRRAM 则要对数据包进行加工(cooked)，把数据包的数据链路层头部去掉，而使用一个通用结构 sockaddr_ll 来保存链路信息。

使用 2.0 版本内核捕获数据包存在多个问题：首先，SOCK_PACKET 方式使用结构 sockaddr_pkt来保存数据链路层信息，但该结构缺乏包类型信息；其次，如果参数 MSG_TRUNC 传递给读包函数 recvmsg()、recv()、recvfrom() 等，则函数返回的数据包长度是实际读到的包数据长度，而不是数据包真正的长度。Libpcap 的开发者在源代码中明确建议不使用 2.0 版本进行捕获。

相对2.0版本SOCK_PACKET方式，2.2版本的PF_PACKET方式则不存在上述两个问题。在实际应用中，用户程序显然希望直接得到"原始"的数据包，因此使用 SOCK_RAW 类型最好。但在下面两种情况下，libpcap 不得不使用SOCK_DGRAM类型，从而也必须为数据包合成一个"伪"链路层头部（sockaddr_ll）。

某些类型的设备数据链路层头部不可用：例如 Linux 内核的 PPP 协议实现代码对 PPP 数据包头部的支持不可靠。

在捕获设备为"any"时：所有设备意味着libpcap对所有接口进行捕获，为了使包过滤机制能在所有类型的数据包上正常工作,要求所有的数据包有相同的数据链路头部。

打开网络设备的主函数是 pcap_open_live()[pcap-linux.c]，其任务就是通过给定的接口设备名，获得一个捕获句柄：结构 pcap_t。pcap_t 是大多数libpcap函数都要用到的参数，其中最重要的属性则是上面讨论到的三种 socket方式中的某一种。首先我们看看pcap_t的具体构成。

struct pcap [pcap-int.h]
{
int fd; /* 文件描述字，实际就是 socket */

/* 在 socket 上，可以使用 select() 和 poll() 等 I/O 复用类型函数 */
int selectable_fd;

int snapshot; /* 用户期望的捕获数据包最大长度 */
int linktype; /* 设备类型 */
int tzoff; /* 时区位置，实际上没有被使用 */
int offset; /* 边界对齐偏移量 */

int break_loop; /* 强制从读数据包循环中跳出的标志 */

struct pcap_sf sf; /* 数据包保存到文件的相关配置数据结构 */
struct pcap_md md; /* 具体描述如下 */

int bufsize; /* 读缓冲区的长度 */
u_char buffer; /* 读缓冲区指针 */
u_char *bp;
int cc;
u_char *pkt;

/* 相关抽象操作的函数指针，最终指向特定操作系统的处理函数 */
int (*read_op)(pcap_t *, int cnt, pcap_handler, u_char *);
int (*setfilter_op)(pcap_t *, struct bpf_program *);
int (*set_datalink_op)(pcap_t *, int);
int (*getnonblock_op)(pcap_t *, char *);
int (*setnonblock_op)(pcap_t *, int, char *);
int (*stats_op)(pcap_t *, struct pcap_stat *);
void (*close_op)(pcap_t *);

/*如果 BPF 过滤代码不能在内核中执行,则将其保存并在用户空间执行 */
struct bpf_program fcode;

/* 函数调用出错信息缓冲区 */
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE + 1];

/* 当前设备支持的、可更改的数据链路类型的个数 */
int dlt_count;
/* 可更改的数据链路类型号链表，在 linux 下没有使用 */
int *dlt_list;

/* 数据包自定义头部，对数据包捕获时间、捕获长度、真实长度进行描述 [pcap.h] */
struct pcap_pkthdr pcap_header;
};

/* 包含了捕获句柄的接口、状态、过滤信息 [pcap-int.h] */
struct pcap_md {
/* 捕获状态结构 [pcap.h] */
struct pcap_stat stat;

int use_bpf; /* 如果为1，则代表使用内核过滤*/
u_long TotPkts;
u_long TotAccepted; /* 被接收数据包数目 */
u_long TotDrops; /* 被丢弃数据包数目 */
long TotMissed; /* 在过滤进行时被接口丢弃的数据包数目 */
long OrigMissed; /*在过滤进行前被接口丢弃的数据包数目*/
#ifdef linux
int sock_packet; /* 如果为 1，则代表使用 2.0 内核的 SOCK_PACKET 模式 */
int timeout; /* pcap_open_live() 函数超时返回时间*/
int clear_promisc; /* 关闭时设置接口为非混杂模式 */
int cooked; /* 使用 SOCK_DGRAM 类型 */
int lo_ifindex; /* 回路设备索引号 */
char *device; /* 接口设备名称 */

/* 以混杂模式打开 SOCK_PACKET 类型 socket 的 pcap_t 链表*/
struct pcap *next;
#endif
};

函数pcap_open_live()的调用形式是 pcap_t * pcap_open_live(const char *device, int snaplen, int promisc, int to_ms, char *ebuf)，其中如果 device 为 NULL 或"any"，则对所有接口捕获，snaplen 代表用户期望的捕获数据包最大长度，promisc 代表设置接口为混杂模式（捕获所有到达接口的数据包，但只有在设备给定的情况下有意义），to_ms 代表函数超时返回的时间。本函数的代码比较简单，其执行步骤如下：

* 为结构pcap_t分配空间并根据函数入参对其部分属性进行初试化。

* 分别利用函数 live_open_new() 或 live_open_old() 尝试创建 PF_PACKET 方式或 SOCK_PACKET 方式的socket，注意函数名中一个为"new"，另一个为"old"。 * 根据 socket 的方式，设置捕获句柄的读缓冲区长度，并分配空间。 * 为捕获句柄pcap_t设置linux系统下的特定函数，其中最重要的是读数据包函数和设置过滤器函数。（注意到这种从抽象模式到具体模式的设计思想在 linux 源代码中也多次出现，如VFS文件系统） handle->read_op = pcap_read_linux； handle->setfilter_op = pcap_setfilter_linux；下面我们依次分析 2.2 和 2.0 内核版本下的socket创建函数。

static int
live_open_new(pcap_t *handle, const char *device, int promisc,
int to_ms, char *ebuf)
{
/* 如果设备给定,则打开一个 RAW 类型的套接字,否则,打开 DGRAM 类型的套接字 */
sock_fd = device ?
socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL))
: socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_ALL));

/* 取得回路设备接口的索引 */
handle->md.lo_ifindex = iface_get_id(sock_fd, "lo", ebuf);

/* 如果设备给定，但接口类型未知或是某些必须工作在加工模式下的特定类型，则使用加工模式 */
if (device) {
/* 取得接口的硬件类型 */
arptype = iface_get_arptype(sock_fd, device, ebuf);

/* linux 使用 ARPHRD_xxx 标识接口的硬件类型，而 libpcap 使用DLT_xxx
来标识。本函数是对上述二者的做映射变换，设置句柄的链路层类型为
DLT_xxx，并设置句柄的偏移量为合适的值，使其与链路层头部之和为 4 的倍数，目的是边界对齐 */
map_arphrd_to_dlt(handle, arptype, 1);

/* 如果接口是前面谈到的不支持链路层头部的类型，则退而求其次，使用 SOCK_DGRAM 模式 */
if (handle->linktype == xxx)
{
close(sock_fd)；
sock_fd = socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_ALL));
}

/* 获得给定的设备名的索引 */
device_id = iface_get_id(sock_fd, device, ebuf);

/* 把套接字和给定的设备绑定，意味着只从给定的设备上捕获数据包 */
iface_bind(sock_fd, device_id, ebuf)；

} else { /* 现在是加工模式 */
handle->md.cooked = 1;
/* 数据包链路层头部为结构 sockaddr_ll， SLL 大概是结构名称的简写形式 */
handle->linktype = DLT_LINUX_SLL;
device_id = -1;
}

/* 设置给定设备为混杂模式 */
if (device && promisc)
{
memset(&mr, 0, sizeof(mr));
mr.mr_ifindex = device_id;
mr.mr_type = PACKET_MR_PROMISC;
setsockopt(sock_fd, SOL_PACKET, PACKET_ADD_MEMBERSHIP,
&mr, sizeof(mr))；
}

/* 最后把创建的 socket 保存在句柄 pcap_t 中 */
handle->fd = sock_fd;
}

/* 2.0 内核下函数要简单的多，因为只有唯一的一种 socket 方式 */
static int
live_open_old(pcap_t *handle, const char *device, int promisc,
int to_ms, char *ebuf)
{
/* 首先创建一个SOCK_PACKET类型的 socket */
handle->fd = socket(PF_INET, SOCK_PACKET, htons(ETH_P_ALL));

/* 2.0 内核下，不支持捕获所有接口，设备必须给定 */
if (!device) {
strncpy(ebuf,
"pcap_open_live: The \"any\" device isn't
supported on 2.0[.x]-kernel systems",
PCAP_ERRBUF_SIZE);
break;
}

/* 把 socket 和给定的设备绑定 */
iface_bind_old(handle->fd, device, ebuf)；

/*以下的处理和 2.2 版本下的相似，有所区别的是如果接口链路层类型未知，则 libpcap 直接退出 */

arptype = iface_get_arptype(handle->fd, device, ebuf);
map_arphrd_to_dlt(handle, arptype, 0);
if (handle->linktype == -1) {
snprintf(ebuf, PCAP_ERRBUF_SIZE, "unknown arptype %d", arptype);
break;
}

/* 设置给定设备为混杂模式 */
if (promisc) {
memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
strncpy(ifr.ifr_name, device, sizeof(ifr.ifr_name));
ioctl(handle->fd, SIOCGIFFLAGS, &ifr)；
ifr.ifr_flags |= IFF_PROMISC;
ioctl(handle->fd, SIOCSIFFLAGS, &ifr)；
}
}

比较上面两个函数的代码，还有两个细节上的区别。首先是 socket 与接口绑定所使用的结构：老式的绑定使用了结构 sockaddr，而新式的则使用了 2.2 内核中定义的通用链路头部层结构sockaddr_ll。

iface_bind_old(int fd, const char *device, char *ebuf)
{
struct sockaddr saddr;
memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));
strncpy(saddr.sa_data, device, sizeof(saddr.sa_data));
bind(fd, &saddr, sizeof(saddr))；
}

iface_bind(int fd, int ifindex, char *ebuf)
{
struct sockaddr_ll sll;
memset(&sll, 0, sizeof(sll));
sll.sll_family = AF_PACKET;
sll.sll_ifindex = ifindex;
sll.sll_protocol = htons(ETH_P_ALL);
bind(fd, (struct sockaddr *) &sll, sizeof(sll)；
}
第二个是在 2.2 版本中设置设备为混杂模式时，使用了函数 setsockopt()，以及新的标志 PACKET_ADD_MEMBERSHIP 和结构 packet_mreq。我估计这种方式主要是希望提供一个统一的调用接口，以代替传统的（混乱的）ioctl 调用。

struct packet_mreq
{
int mr_ifindex; /* 接口索引号 */
unsigned short mr_type; /* 要执行的操作(号) */
unsigned short mr_alen; /* 地址长度 */
unsigned char mr_address[8]; /* 物理层地址 */
};

第二个是在 2.2 版本中设置设备为混杂模式时，使用了函数 setsockopt()，以及新的标志 PACKET_ADD_MEMBERSHIP 和结构 packet_mreq。我估计这种方式主要是希望提供一个统一的调用接口，以代替传统的（混乱的）ioctl 调用。

struct packet_mreq
{
int mr_ifindex; /* 接口索引号 */
unsigned short mr_type; /* 要执行的操作(号) */
unsigned short mr_alen; /* 地址长度 */
unsigned char mr_address[8]; /* 物理层地址 */
};
用户应用程序接口

Libpcap 提供的用户程序接口比较简单，通过反复调用函数pcap_next()[pcap.c]则可获得捕获到的数据包。下面是一些使用到的数据结构：

/* 单个数据包结构，包含数据包元信息和数据信息 */
struct singleton [pcap.c]
{
struct pcap_pkthdr hdr; /* libpcap 自定义数据包头部 */
const u_char * pkt; /* 指向捕获到的网络数据 */
};

/* 自定义头部在把数据包保存到文件中也被使用 */
struct pcap_pkthdr
{
struct timeval ts; /* 捕获时间戳 */
bpf_u_int32 caplen; /* 捕获到数据包的长度 */
bpf_u_int32 len; /* 数据包的真正长度 */
}

/* 函数 pcap_next() 实际上是对函数 pcap_dispatch()[pcap.c] 的一个包装 */
const u_char * pcap_next(pcap_t *p, struct pcap_pkthdr *h)
{
struct singleton s;
s.hdr = h;

/*入参"1"代表收到1个数据包就返回；回调函数 pcap_oneshot() 是对结构 singleton 的属性赋值 */
if (pcap_dispatch(p, 1, pcap_oneshot, (u_char*)&s) <= 0)
return (0);
return (s.pkt); /* 返回数据包缓冲区的指针 */
}

pcap_dispatch() 简单的调用捕获句柄 pcap_t 中定义的特定操作系统的读数据函数：return p->read_op(p, cnt, callback, user)。在 linux 系统下，对应的读函数为 pcap_read_linux()（在创建捕获句柄时已定义 [pcap-linux.c]），而pcap_read_linux() 则是直接调用 pcap_read_packet()([pcap-linux.c])。

pcap_read_packet() 的中心任务是利用了 recvfrom() 从已创建的 socket 上读数据包数据，但是考虑到 socket 可能为前面讨论到的三种方式中的某一种，因此对数据缓冲区的结构有相应的处理，主要表现在加工模式下对伪链路层头部的合成。具体代码分析如下：

static int
pcap_read_packet(pcap_t *handle, pcap_handler callback, u_char *userdata)
{
/* 数据包缓冲区指针 */
u_char * bp;

/* bp 与捕获句柄 pcap_t 中 handle->buffer
之间的偏移量，其目的是为在加工模式捕获情况下，为合成的伪数据链路层头部留出空间 */
int offset;

/* PACKET_SOCKET 方式下，recvfrom() 返回 scokaddr_ll 类型，而在SOCK_PACKET 方式下，
返回 sockaddr 类型 */
#ifdef HAVE_PF_PACKET_SOCKETS
struct sockaddr_ll from;
struct sll_header * hdrp;
#else
struct sockaddr from;
#endif

socklen_t fromlen;
int packet_len, caplen;

/* libpcap 自定义的头部 */
struct pcap_pkthdr pcap_header;

#ifdef HAVE_PF_PACKET_SOCKETS
/* 如果是加工模式，则为合成的链路层头部留出空间 */
if (handle->md.cooked)
offset = SLL_HDR_LEN;

/* 其它两中方式下，链路层头部不做修改的被返回，不需要留空间 */
else
offset = 0;
#else
offset = 0;
#endif

bp = handle->buffer + handle->offset;

/* 从内核中接收一个数据包，注意函数入参中对 bp 的位置进行修正 */
packet_len = recvfrom( handle->fd, bp + offset,
handle->bufsize - offset, MSG_TRUNC,
(struct sockaddr *) &from, &fromlen);

#ifdef HAVE_PF_PACKET_SOCKETS

/* 如果是回路设备,则只捕获接收的数据包，而拒绝发送的数据包。显然，我们只能在 PF_PACKET
方式下这样做,因为 SOCK_PACKET 方式下返回的链路层地址类型为
sockaddr_pkt，缺少了判断数据包类型的信息。*/
if (!handle->md.sock_packet &&
from.sll_ifindex == handle->md.lo_ifindex &&
from.sll_pkttype == PACKET_OUTGOING)
return 0;
#endif

#ifdef HAVE_PF_PACKET_SOCKETS
/* 如果是加工模式，则合成伪链路层头部 */
if (handle->md.cooked) {
/* 首先修正捕包数据的长度，加上链路层头部的长度 */
packet_len += SLL_HDR_LEN;
hdrp = (struct sll_header *)bp;

/* 以下的代码分别对伪链路层头部的数据赋值 */
hdrp->sll_pkttype = xxx;
hdrp->sll_hatype = htons(from.sll_hatype);
hdrp->sll_halen = htons(from.sll_halen);
memcpy(hdrp->sll_addr, from.sll_addr,
(from.sll_halen > SLL_ADDRLEN) ?
SLL_ADDRLEN : from.sll_halen);
hdrp->sll_protocol = from.sll_protocol;
}
#endif

/* 修正捕获的数据包的长度，根据前面的讨论，SOCK_PACKET 方式下长度可能是不准确的 */
caplen = packet_len;
if (caplen > handle->snapshot)
caplen = handle->snapshot;

/* 如果没有使用内核级的包过滤,则在用户空间进行过滤*/
if (!handle->md.use_bpf && handle->fcode.bf_insns) {
if (bpf_filter(handle->fcode.bf_insns, bp,
packet_len, caplen) == 0)
{
/* 没有通过过滤，数据包被丢弃 */
return 0;
}
}

/* 填充 libpcap 自定义数据包头部数据：捕获时间,捕获的长度,真实的长度 */
ioctl(handle->fd, SIOCGSTAMP, &pcap_header.ts)；
pcap_header.caplen = caplen;
pcap_header.len = packet_len;

/* 累加捕获数据包数目，注意到在不同内核/捕获方式情况下数目可能不准确 */
handle->md.stat.ps_recv++;

/* 调用用户定义的回调函数 */
callback(userdata, &pcap_header, bp);
}

数据包过滤机制

大量的网络监控程序目的不同，期望的数据包类型也不同，但绝大多数情况都都只需要所有数据包的一（小）部分。例如：对邮件系统进行监控可能只需要端口号为 25（smtp）和 110（pop3) 的 TCP 数据包，对 DNS 系统进行监控就只需要端口号为 53 的 UDP数据包。包过滤机制的引入就是为了解决上述问题，用户程序只需简单的设置一系列过滤条件，最终便能获得满足条件的数据包。包过滤操作可以在用户空间执行，也可以在内核空间执行，但必须注意到数据包从内核空间拷贝到用户空间的开销很大，所以如果能在内核空间进行过滤，会极大的提高捕获的效率。内核过滤的优势在低速网络下表现不明显，但在高速网络下是非常突出的。在理论研究和实际应用中，包捕获和包过滤从语意上并没有严格的区分，关键在于认识到捕获数据包必然有过滤操作。基本上可以认为，包过滤机制在包捕获机制中占中心地位。

包过滤机制实际上是针对数据包的布尔值操作函数，如果函数最终返回true，则通过过滤，反之则被丢弃。形式上包过滤由一个或多个谓词判断的并操作（AND）和或操作（OR）构成，每一个谓词判断基本上对应了数据包的协议类型或某个特定值,例如：只需要 TCP 类型且端口为110的数据包或ARP类型的数据包。包过滤机制在具体的实现上与数据包的协议类型并无多少关系，它只是把数据包简单的看成一个字节数组，而谓词判断会根据具体的协议映射到数组特定位置的值。如判断ARP类型数据包，只需要判断数组中第 13、14 个字节（以太头中的数据包类型）是否为0X0806。从理论研究的意思上看，包过滤机制是一个数学问题，或者说是一个算法问题，其中心任务是如何使用最少的判断操作、