1、过滤代码的安装前面我们曾经提到，在内核空间过滤数据包对整个捕获机制的效率是至关重要的。早期使用 SOCK_PACKET 方式的 Linux 不支持内核过滤，因此过滤操作只能在用户空间执行（请参阅函数 pcap_read_packet() 代码）,在UNIX 网络编程( 第一卷)（参考资料 B）的第 26 章中对此有明确的描述。不过现在看起来情况已经发生改变，Linux 在 PF_PACKET 类型的 socket 上支持内核过滤。Linux 内核允许我们把一个名为 LPF(Linux Packet Filter) 的过滤器直接放到 PF_PACKET 类型 socket 的处理过程中，过滤器在
2、网卡接收中断执行后立即执行。LSF 基于 BPF 机制，但两者在实现上有略微的不同。实际代码如下：/* 在包捕获设备上附加 BPF 代码 pcap-Linux.c*/static intpcap_setfilter_Linux(pcap_t *handle, struct bpf_program *filter)#ifdef SO_ATTACH_FILTERstruct sock_fprog fcode;int can_filter_in_kernel;int err = 0;#endif/* 检查句柄和过滤器结构的正确性 */if (!handle)return -1;if (!filter
3、) strncpy(handle-errbuf, “setfilter: No filter specified“,sizeof(handle-errbuf);return -1;/* 具体描述如下 */ if (install_bpf_program(handle, filter) md.use_bpf = 0;/* 尝试在内核安装过滤器 */#ifdef SO_ATTACH_FILTER#ifdef USHRT_MAXif (handle-fcode.bf_len USHRT_MAX) /*过滤器代码太长，内核不支持 */fprintf(stderr, “Warning: Filter t
4、oo complex for kerneln“);fcode.filter = NULL;can_filter_in_kernel = 0; else#endif /* USHRT_MAX */* Linux 内核设置过滤器时使用的数据结构是 sock_fprog，而不是 BPF 的结构 bpf_program ,因此应做结构之间的转换 */switch (fix_program(handle, /* 通过检查，但不能工作在内核中 */case 0: can_filter_in_kernel = 0;break;/* BPF 可以在内核中工作 */case 1: can_filter_in_k
5、ernel = 1;break;/* 如果可以在内核中过滤，则安装过滤器到内核中 */if (can_filter_in_kernel) if (err = set_kernel_filter(handle, else if (err = -1) /* 出现非致命性错误 */if (errno != ENOPROTOOPT /* 如果不能在内核中使用过滤器，则去掉曾经可能在此 socket上安装的内核过滤器。主要目的是为了避免存在的过滤器对数据包过滤的干扰 */if (!handle-md.use_bpf)reset_kernel_filter(handle);pcap-Linux.c#end
6、if /* 把 BPF 代码拷贝到 pcap_t 数据结构的 fcode 上 */int install_bpf_program(pcap_t *p, struct bpf_program *fp)size_t prog_size;/* 首先释放可能已存在的 BPF 代码 */ pcap_freecode(/* 计算过滤代码的长度，分配内存空间 */prog_size = sizeof(*fp-bf_insns) * fp-bf_len;p-fcode.bf_len = fp-bf_len;p-fcode.bf_insns = (struct bpf_insn *)malloc(prog_si
7、ze);if (p-fcode.bf_insns = NULL) snprintf(p-errbuf, sizeof(p-errbuf),“malloc: %s“, pcap_strerror(errno);return (-1);/* 把过滤代码保存在捕获句柄中 */memcpy(p-fcode.bf_insns, fp-bf_insns, prog_size);return (0);/* 在内核中安装过滤器 */static int set_kernel_filter(pcap_t *handle, struct sock_fprog *fcode)int total_filter_on
8、= 0;int save_mode;int ret;int save_errno;/*在设置过滤器前，socket 的数据包接收队列中可能已存在若干数据包。当设置过滤器后，这些数据包极有可能不满足过滤条件，但它们不被过滤器丢弃。这意味着，传递到用户空间的头几个数据包不满足过滤条件。注意到在用户空间过滤这不是问题，因为用户空间的过滤器是在包进入队列后执行的。libpcap 解决这个问题的方法是在设置过滤器之前，首先读完接收队列中所有的数据包。具体步骤如下。*/*为了避免无限循环的情况发生（反复的读数据包并丢弃，但新的数据包不停的到达），首先设置一个过滤器，阻止所有的包进入 */setsockop
9、t(handle-fd, SOL_SOCKET, SO_ATTACH_FILTER,/* 设置 socket 它为非阻塞模式 */fcntl(handle-fd, F_SETFL, save_mode | O_NONBLOCK)；/* 反复读队列中的数据包，直到没有数据包可读。这意味着接收队列已被清空 */while (recv(handle-fd, /* 现在安装新的过滤器 */setsockopt(handle-fd, SOL_SOCKET, SO_ATTACH_FILTER,fcode, sizeof(*fcode);/* 释放 socket 上可能有的内核过滤器 */static in
10、t reset_kernel_filter(pcap_t *handle)int dummy;return setsockopt(handle-fd, SOL_SOCKET, SO_DETACH_FILTER,Linux 在安装和卸载过滤器时都使用了函数 setsockopt()，其中标志 SOL_SOCKET 代表了对 socket 进行设置，而 SO_ATTACH_FILTER 和 SO_DETACH_FILTER 则分别对应了安装和卸载。下面是 Linux 2.4.29 版本中的相关代码：net/core/sock.c#ifdef CONFIG_FILTERcase SO_ATTACH_
11、FILTER:/* 把过滤条件结构从用户空间拷贝到内核空间 */if (copy_from_user(/* 在 socket 上安装过滤器 */ret = sk_attach_filter(case SO_DETACH_FILTER:/* 使用自旋锁锁住 socket */spin_lock_bh(filter = sk-filter;/* 如果在 socket 上有过滤器，则简单设置为空，并释放过滤器内存 */if (filter) sk-filter = NULL;spin_unlock_bh(sk_filter_release(sk, filter);break;spin_unlock_
12、bh(ret = -ENONET;break;#endif上面出现的 sk_attach_filter() 定义在 net/core/filter.c，它把结构 sock_fprog 转换为结构 sk_filter, 最后把此结构设置为 socket 的过滤器：sk-filter = fp。其他代码libpcap 还提供了其它若干函数，但基本上是提供辅助或扩展功能，重要性相对弱一点。我个人认为，函数 pcap_dump_open() 和 pcap_open_offline() 可能比较有用，使用它们能把在线的数据包写入文件并事后进行分析处理。总结1994 年 libpcap 的第一个版本被发布，到现在已有 11 年的历史，如今 libpcap 被广泛的应用在各种网络监控软件中。libpcap 最主要的优点在于平台无关性，用户程序几乎不需做任何改动就可移植到其它 unix 平台上；其次，libpcap 也能适应各种过滤机制，特别对 BPF 的支持最好。分析它的源代码，可以学习开发者优秀的设计思想和实现技巧，也能了解到（Linux）操作系统的网络内核实现，对个人能力的提高有很大帮助。
