tcpdump

tcpdump

* 이 문서를 보기 전에 알아야 할 사전 지식

이 문서는 네트워크의 패킷들을 잡아내는 Tcpdump라는 프로그램에 대해서 설명하고 있다. 프로그램의 특성상, 네트워크에 관련된 많은 용어들과 특히 TCP/IP에 대한 내용 이 많이 나온다. 따라서 보다 잘 이해하기 위해서는 네트워크 설비 자료나, 네트워크 프로그래밍 가이드, 혹은 네트워크 프로토콜(TCP/IP)에 관련된 책들을 참조하는 것이 좋을 것이다.

* Tcpdump란?

Tcpdump는 주어진 조건식을 만족하는 네트워크 인터페이스를 거치는 패킷들의 헤더들 을 출력해 주는 프로그램이다. 프로그램의 특성상, 네트워크 인터페이스를 아주 심도 있게 사용하기 때문에, 실행하는 사람은 반드시 네트워크 인터페이스에 대한 읽기 권 한이 있어야만 한다.
OS dependent)
위에서 말하는 읽기 권한을 가지고 있어야 하는 파일, 혹은 Tcpdump의 퍼미션 이다.
o SunOS : /dev/nit, /dev/bpf*
o Solaris(SunOS 5.x) : /dev/le 등
o HP-UX & IRIX & Linux : root에서 실행하거나, root로 setuid를 설정해야 함
o Ultrix & Digital UNIX : root가 pfconfig를 이용하여, promiscuous-mode를 가능하게 설정하면 어떤 유저라도 사용할 수 있다.
o BSD : /dev/bpf* 

* Tcpdump의 패키지 구하기

Tcpdump는 ftp://ftp.ee.lbl.gov/tcpdump.tar.Z에서 최신 버전을 구할 수 있다. 유명 한 프로그램이기 때문에, 시스템소프트웨어를 패키지형태로 제공해 주는 OS들의 경우 Vendor에서 패키징된(컴파일된) 버전으로도 구할 수 있을 것이다.

* Tcpdump의 설치

Tcpdump는 libpcap(Protocol Capture Library)라는 것을 사용한다. 이 라이브러리는 Platform에 상관없이 동일한 방법으로 사용자 레벨에서 패킷들을 캡춰할 수 있게 해 준다. 따라서 이 라이브러리가 없다면, ftp://ftp.ee.lbl.gov/libpcap.tar.Z에서 구하 여 설치하도록 한다.

ANSI C 컴파일러는 아마 대부분의 시스템에서 구비하고 있을 것이다. 만약 없다면 ftp://prep.ai.mit.edu/pub/gnu/gcc.tar.gz를 받아서 설치하기 바란다.

libpcap라이브러리가 완벽하게 설치되었다는 가정하에서 다음의 절차에 따라 설치를 시작한다.

o Makefile.in의 BINDEST와 MANDEST 항목에 각각, tcpdump 실행파일과 메뉴얼 페이 지가 설치될 디렉토리들을 입력해 준다.
o Tcpdump 패키지와 함께 제공되는 ./configure 스크립트를 실행시킨다. 이 스크립트는 현재 시스템의 환경들을 검사하고 이에 맞추어서 Makefile을 생성해 준다.
o make를 실행한다.
o 컴파일이 다 됐으면, make install을 수행하여 실행파일을 설치하고, make install-man을 실행하여 메뉴얼 페이지도 설치한다.
o tcpdump의 퍼미션이 제대로 되었는지를 검사한다. setgid가 설정되어 있기 때문에, 원하지 않는 사람이 실행하게 된다면 위험하다. 
위에서 설명한 절차를 그대로 옮겨 본다.

# vi Makefile.in
# ./configure
# make
# make install
# make install-man

OS dependent)
o DEC/OSF and BSD/386, etc : tcpdump가 OS와 함께 제공되는 경우가 있다. 이럴 경우 tcpdump를 업그레이드 하기 전에 반드시 기존의 tcpdump를 백업해 두도록 하자.
o Linux : libpcap 라이브러리는 2.0.25 커널에서 테스트 됐다. 2.0.x 대 커널 에서 25이하의 버전에서는 실행이 아마 가능할 것이다. 그러나 1.x대의 커널에서는 동작 여부가 입증되지 않았으므로 주의해야 한다.
o OSF 4 : OSF4에서는 stack C 컴파일러에 치명적인 버그가 있다. 이 버그를 피해가려면, ./configure를 실행한 후 컴파일 하기 전에 Makefile에서 다음의 문장을 삭제한 후 컴파일해 주면 된다.

-DETHER_HEADER_HAS_EA=1 -DETHER_ARP_HAS_EA=1

* Tcpdump Source의 간략한 설명

* Tcpdump의 옵션들

o -a : Network & Broadcast 주소들을 이름들로 바꾼다.
o -c Number : 제시된 수의 패킷을 받은 후 종료한다.
o -d : comile된 packet-matching code를 사람이 읽을 수 있도록 바꾸어 표준 출력으로 출력하고, 종료한다.
o -dd : packet-matching code를 C program의 일부로 출력한다.
o -ddd : packet-matching code를 숫자로 출력한다.
o -e : 출력되는 각각의 행에 대해서 link-level 헤더를 출력한다.
o -f : 외부의 internet address를 가급적 심볼로 출력한다(Sun의 yp server와의 사용은 가급적 피하자).
o -F file : filter 표현의 입력으로 파일을 받아들인다. 커맨드라인에 주어진 추가의 표현들은 모두 무시된다.
o -i device : 어느 인터페이스를 경유하는 패킷들을 잡을지 지정한다. 지저되지 않으면 시스템의 인터페이스 리스트를 뒤져서 가장 낮은 번호를 가진 인터페이스를 선택한다(이 때 loopback은 제외된다).
o -l : 표준 출력으로 나가는 데이터들을 line buffering한다. 다른 프로그램에서 tcpdump로부터 데이터를 받고자 할 때, 유용하다.
o -n : 모든 주소들을 번역하지 않는다(port,host address 등등)
o -N : 호스트 이름을 출력할 때, 도메인을 찍지 않는다.
o -O : packet-matching code optimizer를 실행하지 않는다. 이 옵션은 optimizer에 있는 버그를 찾을 때나 쓰인다.
o -p : 인터페이스를 promiscuous mode로 두지 않는다.
o -q : 프로토콜에 대한 정보를 덜 출력한다. 따라서 출력되는 라인이 좀 더 짧아진다.
o -r file : 패킷들을 '-w'옵션으로 만들어진 파일로 부터 읽어 들인다. 파일에 "-" 가 사용되면 표준 입력을 통해서 받아들인다.
o -s length: 패킷들로부터 추출하는 샘플을 default값인 68Byte외의 값으로 설정할 때 사용한다(SunOS의 NIT에서는 최소가 96Byte이다). 68Byte는 IP,ICMP, TCP, UDP등에 적절한 값이지만 Name Server나 NFS 패킷들의 경우에는 프로토콜의 정보들을 Truncation할 우려가 있다. 이 옵션을 수정할 때는 신중해야만 한다. 이유는 샘플 사이즈를 크게 잡으면 곧 패킷 하나하나를 처리하는데 시간이 더 걸릴 뿐만아니라 패킷 버퍼의 사이즈도 자연히 작아지게 되어 손실되는 패킷들이 발생할 수 있기 때문이다. 또, 작게 잡으면 그만큼의 정보를 잃게되는 것이다. 따라서 가급적 캡춰하고자 하는 프로토콜의 헤더 사이즈에 가깝게 잡아주어야 한다.
o -T type : 조건식에 의해 선택된 패킷들을 명시된 형식으로 표시한다. type에는 다음과 같은 것들이 올 수 있다. rpc(Remote Procedure Call), rtp(Real-Time Applications protocol), rtcp(Real-Time Application control protocal), vat(Visual Audio Tool), wb(distributed White Board)
o -S : TCP sequence번호를 상대적인 번호가 아닌 절대적인 번호로 출력한다.
o -t : 출력되는 각각의 라인에 시간을 출력하지 않는다.
o -tt : 출력되는 각각의 라인에 형식이 없는 시간들을 출력한다.
o -v : 좀 더 많은 정보들을 출력한다.
o -vv : '-v'보다 좀 더 많은 정보들을 출력한다.
o -w : 캡춰한 패킷들을 분석해서 출력하는 대신에 그대로 파일에 저장한다.
o -x : 각각의 패킷을 헥사코드로 출력한다.

조건식(expression)

옵션의 제일 마지막인 조건식은 어떤 패킷들을 출력할지를 선택하는데 쓰인다. 조건식이 주어지지 않는 다면 모든 패킷들이 그 대상이 될 것이다. 일단 주어지면, 아무리 패킷들이 많아도 조 건식에 부합하는 패킷만을 출력한다.

조건식들은 하나 또는 몇 개의 primitive들로 구성되어 있다. primitive들은 보통 하나 혹은 몇개의 qualifier들 다음에 오는 하나의 값으로 이루어진다. Qualifier들은 모두 3 종류이며 다음과 같다.

o type : 주어진 값의 종류가 무엇인지를 나타낸다. 가능한 type들은 'host', 'net', 'port'가 있다. type이 없는 값들은 type을 host라 가정한다.
o dir : id로 부터의 어떤 특정한 전송 방향을 나타낸다. 가능한 방향은 'src', 'dst', 'src or dst', 'src and dst'이다. 만약 방향이 정해지지 않았다면, src or dst라 가정한다. "For `null' link layers (i.e. point to point protocols such as slip) the inb ound and out bound qualifiers can be used to specify a desired direction."
o proto : 매칭을 특정 프로토콜에 한해서 수행한다. 가능한 프로토콜들은 ether, fddi, ip, arp, rarp, decnet, lat, sca, moprc, mopdl, tcp, udp이다. 만약 프로토콜이 명시되지 않았다면, 해당하는 값의 type에 관련된 모든 프로토콜들이 그 대상이 된다.

이 밖에도 위의 패턴을 따르지 않는 Primitive들이 존재한다(gateway, broadcst, less, greater, 산술식).

좀 더 정교한 조건식들을 사용하려면, 'and(&&)', 'or(||)', 'not(!)'들을 사용하여 여러 primitive들을 연결하면 된다. 같은 표현들은 생략될 수 있다.

사용 가능한 Primitive들

o dst host HOST
packet의 IP destination 항목이 HOST일때 참이 된다.
o src host HOST
packet의 IP source 항목이 HOST일때 참이 된다.
o host HOST
IP source, IP destination 항목 중 어느 하나라도 HOST이면 참이다.
o ether dst ehost
ethernet destination 주소가 ehost일 때 참이다.
o ether src ehost
ethernet source 주소가 ehost일 때 참이다.
o ether host ehost
ethernet source, destination 항목들 중 어느 하나라도 ehost이면 참이다.
o gateway host
패킷이 host를 게이트웨이로 사용하면 참이다. 이 말의 의미는 ethernet sour ce나 destination 항목은 host이지만, IP source와 destination은 host가 아닐 때를 말한다.
o dst net NET
패킷의 IP destination 주소가 NET의 network number를 가지고 있을 때 참이 다.
o src net NET
패킷의 IP source 주소가 NET의 network number를 가지고 있을 때 참이다.
o net NET
패킷의 IP source 주소 혹은 destination 주소가 NET의 network number를 가 지고 있을 때 참이다.
o net netmask mask
IP 어드레스가 지정된 netmask를 통해서 net과 매칭되면 참이다.
o net net/len
IP 어드레스가 netmask와 len 비트만큼 매치되면 참이다.
o dst port PORT
패킷이 ip/tcp, ip/udp 프로토콜의 패킷이고 destination port의 값이 PORT일 때 참이다. port는 /etc/services에 명시된 이름일 수도 있고 그냥 숫자일 수도 있다. 만약 이름이 사용됐다면 port 번호와 프로토콜이 같이 체크될 것이다. 만약 숫자나 불 확실한 이름이 사용됐을 경우에는 port 번호만이 체크될 것이다.
o src port PORT
패킷의 source port의 값으로 PORT를 가지면 참이다.
o port PORT
패킷의 source, destination port 중에 하나라도 PORT이면 참이다.
o less length
패킷이 length보다 짧거나 같으면 참이다.(len <= length)
o greater length
패킷이 length보다 짧거나 같으면 참이다.(len >= length)
o ip proto protocol
패킷이 지정된 종류의 프로토콜의 ip패킷이면 참이다. Protocol은 icmp, igrp, udp, nd, tcp 중의 하나 혹은 몇 개가 될 수 있다. 주의할 점은 tcp, udp, icmp들은 '\'로 escape되어야 한다.
o ehter broadcast
패킷이 ethernet broadcast 패킷이라면 참이다. ehter는 생략 가능하다.
o ip broadcast
패킷이 IP broadcast 패킷이라면 참이다.
o ether multicast
패킷이 IP multicast 패킷이라면 참이다.
o ether proto protocol
패킷 이 ether type의 protocol이라면 참이다. protocol은 ip, arp, rarp 중에 하나 혹은 몇개가 될 수 있다. ip proto protocol에서와 마찬가지로 ip, arp, rarp는 escape 되어야 한다.
o decnet src host
만약 DECNET의 source address가 host이면 참이다. 이 어드레스는 '10.123'이 나 DECNET의 host name일 수 있다. DECNET host name은 DECNET에서 돌아가도록 설정된 Ultrix 시스템에서만 사용 가능하다.
o decnet dst host
DECNET destination address가 host이면 참이다.
o decnet host HOST
DECNET source, destination address중의 하나라도 HOST이면 참이다.
o ip, arp, rarp, decnet
ether proto [ip|arp|rarp|decnet]의 약어
o lat, moprc, mopdl
ether proto [lat|moprc|mopdl]의 약어
o tcp, udp, icmp
ip proto [tcp|udp|icmp]의 약어
o expr relop expr
+ EXPR
proto [expr:size]의 형식을 띤다. proto, expr, size에 올 수 있는 것들은 다음과 같다.
# proto : ether, fddi, ip, arp, rarp, tcp, udp, icmp
# expr : indicate Byte offset of packet of proto
# size : optional. indicate the size of bytes in field of interest
# default is one, and can be two or four 
+ RELOP
!=, =, <=, >=, etc. 

이 조건식을 사용하기 위해서는 먼저 해당하는 Protocol(proto)의 헤더에 관련된 것들을 자세히 알아야만 한다. proto에는 대상이 될 프로토콜을 지정한다. expr에는 프로토콜 헤더의 처음부터의 Byte Offset을 지정하는 식이 들어가게 된다. Size는 Option이며 지정이 안 되어 있을 경우에는 자동으로 1byte를 지칭한다. 따라서 이 조건식을 사용하게 되면 헤더에 포함된 정보를 Bitmask를 사용하여 직 접 원하는 패킷인지를 가려낼 수 있기 때문에, 보다 정밀한 사용이 가능하게 된다. 

* Tcpdump의 사용 예제들

o security라는 호스트로부터 날아오고, 날아가는 패킷들을 출력
# tcpdump host security
o security와 mazinga, getarobo 사이에 날아다니고 있는 패킷들을 출력
# tcpdump host security and \( mazinga or getarobo \)
o security에서 elgaim을 제외한 모든 호스트로 날아다니는 IP 패킷들을 출력
# tcpdump ip host security and not elgaim
o gateway amurorei를 거치는 ftp에 관련된 패킷들을 출력
# tcpdump 'gateway amurorei and ( port ftp or ftp-data )'
o local호스트가 아닌 호스트와 로컬호스트가 맺는 TCP 커넥션의 시작과 마지막 패 킷들을 출력한다(SYN, FIN 패킷).
# tcpdump 'tcp[13] & 3 != 0 and not src and dst net non-local'
o gateway amurorei를 지나는 576Byte보다 큰 패킷들을 출력한다
# tcpdump 'gateway amurorei and ip[2:2] > 576'
o Ethernet boradcast 혹은 multicast를 통해서 보내진 것이 아닌, IP broadcast 혹 은 multicast 패킷들을 출력한다.
# tcpdump 'ehter[0] & 1 = 0 and ip[16] >= 224'
o Echo request/reply가 아닌 ICMP 패킷들을 모두 출력한다.
# tcpdump 'icmp[0] != 8 and icmp[0] != 0' 

* Tcpdump의 평가

TCPDUMP는 여러모로 좋은 툴이다. libpcap을 거의 100% 활용한 프로그램의 예이며, 실제로 많은 툴들이 TCPDUMP와 병행하여 돌아가거나, TCPDUMP를 기반으로 제작되었다. TCPDUMP의 막강한 packet filter는 현재 로컬 네트워크 상에서 날아다니고 있는 특정한 패킷들을 실시간으로 기록해 줄 수 있으며, 이를 이용하여 네트워크에서 벌어지는 일들을 네트워크 관리자가 원하는 대로 뽑아 볼 수 있게 해 준다. 또한, 시스템 관리자들에게는 로컬 유저의 외부로의 커넥션들을 감시하고, 또 특정 침입자가 침투 경로로 자주 이용하는 호스트, 혹은 원하지 않는 호스트로부터의 커넥션을 실시간으로 감시할 수 있게 해 준다. libpcap을 이용하여 비슷한 툴을 제작하고자 하는 사람들에게도 TCPDUMP는 가장 훌륭한 예제가 될 것이다.
* References

o TCP dump Manual page : written by Van Jacobson, Craig Leres and Steven McCanne, all of the Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California, Berkeley, CA.
o TCP dump Document included in TCP dump package

written by Kwon, YongChul