JPCAP——JAVA中的数据链路层控制
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。
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数据成员
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NetworkInterfaceAddress[]
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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。
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java.lang.String
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datalink_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。
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java.lang.String
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datalink_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。
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java.lang.String
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description
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
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boolean
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Loopback
标志这个设备是否loopback设备。
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byte[]
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mac_address
网卡的MAC地址，6个字节。
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java.lang.String
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Name
这个设备的名称。例如我的网卡名称：\Device\NPF_{3CE5FDA5-E15D-4F87-B217-255BCB351CD5}
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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。
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数据成员
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int
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dropped_packets
抛弃的包的数目。
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protected int
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ID
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。
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protected static boolean[]
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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。
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protected static int
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MAX_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。
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int
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received_packets
收到的包的数目
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方法成员
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static NetworkInterface[]
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getDeviceList()
返回一个网络设备列表。
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static JpcapCaptor
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openDevice(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；
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void
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Close()
关闭调用该方法的设备的连接，相对于openDivece()打开连接。
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JpcapSender
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getJpcapSenderInstance()
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。
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Packet
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getPacket()
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。
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int
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loopPacket(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)。
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int
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processPacket(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。
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int
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dispatchPacket(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。
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void
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setFilter(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。
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void
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setNonBlockingMode(boolean nonblocking)
如果值为“true”，那么设定为“non-blocking”模式。
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void
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breakLoop()
当调用processPacket()和loopPacket()后，再调用这个方法可以强制让processPacket()和loopPacket()停止。
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3．JpcapSender
该类专门用于控制数据包的发送。
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方法成员
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void
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close()
强制关闭这个连接。
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static JpcapSender
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openRawSocket()
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。
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void
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sendPacket(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。
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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。
ARP数据包解析
单元：Byte
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Ethernet头部
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ARP数据部分
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６
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６
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２
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2
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2
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2
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2
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４
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６
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４
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６
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目标MAC地址
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源地MAC地址
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类型号0x0800:ip
0x0806:ARP
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局域网类型
以太网0x0001
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网络协议类型
IP网络0x0800
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MAC/IP地址长度，恒为0x06/04
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ARP包类型
REPLY
0x0002
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ARP目标IP地址
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ARP目标MAC 地址
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ARP源IP地址
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ARP源MAC地址
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2．用JPCAP实现监听
就如上面说的，为了实现监听，我们必须做四件事：
A．发送ARP包修改B的ARP缓存表；
B．发送ARP包修改路由ARP缓存表；
C．转发B发过来的数据包；
D．转发路由发过来的数据包；
下面我们给个小小的例子说明怎样实现。
我们假定运行这个程序的机器A只有一个网卡，只接一个网络，所在局域网为Ethernet，并且假定已经通过某种方式获得B和网关的MAC地址（例如ARP解析获得）。我们修改了B和网关的ARP表，并对他们的包进行了转发。
public class changeARP{
private NetworkInterface[] devices; //设备列表
private NetworkInterface device; //要使用的设备
private JpcapCaptor jpcap; //与设备的连接
private JpcapSender sender; //用于发送的实例
private byte[] targetMAC, gateMAC; //B的MAC地址，网关的MAC地址
private byte[] String targetIp, String gateIp; //B的IP地址，网关的IP地址
/**
*初始化设备
* JpcapCaptor.getDeviceList()得到设备可能会有两个，其中一个必定是“Generic
*dialup adapter”，这是windows系统的虚拟网卡，并非真正的硬件设备。
*注意：在这里有一个小小的BUG，如果JpcapCaptor.getDeviceList()之前有类似JFrame jf=new
*JFame（）这类的语句会影响得到设备个数，只会得到真正的硬件设备，而不会出现虚拟网卡。
*虚拟网卡只有MAC地址而没有IP地址，而且如果出现虚拟网卡，那么实际网卡的MAC将分
*配给虚拟网卡，也就是说在程序中调用device. mac_address时得到的是00 00 00 00 00 00。
*/
private NetworkInterface getDevice() throws IOException {
devices = JpcapCaptor.getDeviceList(); //获得设备列表
device = devices[0]; //只有一个设备
jpcap = JpcapCaptor.openDevice(device, 2000, false, 10000); //打开与设备的连接
jpcap.setFilter(“ip”,true); //只监听B的IP数据包
sender = captor.getJpcapSenderInstance();
}
/**
*修改B和网关的ARP表。因为网关会定时发数据包刷新自己和B的缓存表，所以必须每隔一
*段时间就发一次包重新更改B和网关的ARP表。
*@参数 targetMAC B的MAC地址，可通过ARP解析得到；
*@参数 targetIp B的IP地址；
*@参数 gateMAC 网关的MAC地址；
*@参数 gateIp 网关的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; //选择以太网类型(Ethernet)
arpTarget.prototype = ARPPacket.PROTOTYPE_IP; //选择IP网络协议类型
arpTarget.operation = ARPPacket.ARP_REPLY; //选择REPLY类型
arpTarget.hlen = 6; //MAC地址长度固定6个字节
arpTarget.plen = 4; //IP地址长度固定4个字节
arpTarget.sender_hardaddr = device.mac_address; //A的MAC地址
arpTarget.sender_protoaddr = InetAddress.getByName(gateIp).getAddress(); //网关IP
arpTarget.target_hardaddr = targetMAC; //B的MAC地址
转:http://nicky-hk.javaeye.com/blog/46719