《Wireshark网络分析就这么简单》—你一定会喜欢的技巧

简介:

本节书摘来自异步社区《Wireshark网络分析就这么简单》一书中的你一定会喜欢的技巧,作者林沛满,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

你一定会喜欢的技巧
Wireshark网络分析就这么简单
我开始学习Wireshark的时候,到处碰壁,差点就放弃了。那时最希望的是有前辈能指点迷津,可惜四处求教却鲜有收获。即便多年后的今天,网络上能找到的中文资料还是寥寥无几,少之又少。所以我总结了一些自认为称得上技巧的东西,希望能帮初学者少走一点弯路。

一、抓包
拿到一个网络包时,我们总是希望它尽可能小。因为操作一个大包相当费时,有时甚至会死机。如果让初学者分析1GB以上的包,估计会被打击得信心全无。所以抓包时应该尽量只抓必要的部分。有很多方法可以实现这一点。

1.只抓包头。一般能抓到的每个包(称为“帧”更准确,但是出于表达习惯,本书可能会经常用“包”代替“帧”和“分段”)的最大长度为1514字节,启用了Jumbo Frame(巨型帧)之后可达9000字节以上,而大多数时候我们只需要IP头或者TCP头就足够分析了。在Wireshark上可以这样抓到包头:单击菜单栏上的Capture-->Options,然后在弹出的窗口上定义“Limit each packet to”的值。我一般设个偏大的数字:80字节,也就是说每个包只抓前80字节。这样TCP层、网络层和数据链路层的信息都可以包括在内(见图1)。
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如果问题涉及应用层,就应该再加上应用层协议头的长度。如果你像我一样经常忘记不同协议头的长度,可以输入一个大点的值。即便设成200字节,也比1514字节小多了。

以上是使用Wireshark抓包时的建议。用tcpdump命令抓包时可以用“-s”参数达到相同效果。比如以下命令只抓eth0上每个包的前80字节,并把结果存到/tmp/tcpdump.cap文件中。

[root@server_1 /]# tcpdump -i eth0 -s 80 -w /tmp/tcpdump.cap
2.只抓必要的包。服务器上的网络连接可能非常多,而我们只需要其中的一小部分。Wireshark的Capture Filter可以在抓包时过滤掉不需要的包。比如在成百上千的网络连接中,我们只对IP为10.32.200.131的包感兴趣,那就可以在Wireshark上这样设置:单击菜单栏上的Capture-->Options,然后在Capture Filter中输入“host 10.32.200.131”(见图2)。
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如果对更多filter表达式感兴趣,请参考http://wiki.wireshark.org/CaptureFilters

用tcpdump命令抓包时,也可以用“host”参数达到相同效果。比如以下命令只抓与10.32.200.131通信的包,并把结果存到/tmp/tcpdump.cap文件中。

[root@server_1 /]# tcpdump-i eth0 host 10.32.200.131-w /tmp/tcpdump.cap
注意:设置Capture Filter之前务必三思,以免把有用的包也过滤掉,尤其是容易被忽略的广播包。当然有时候再怎么考虑也会失算,比如我有一次把对方的IP地址设为filter,结果一个包都没抓到。最后只能去掉filter再抓,才发现是NAT(网络地址转换)设备把对方的IP地址改掉了。
抓的包除了要小,最好还能为每步操作打上标记。这样的包一目了然,赏心悦目。比如要在Windows上抓一个包含三步操作的问题,我会这样抓。

(1)ping -n 1 -l 1

(2)操作步骤1

(3)ping -n 1 -l 2

(4)操作步骤2

(5)ping -n 1 -l 3

(6)操作步骤3

如图3所示,如果我需要分析步骤1,则只要看146~183之间的包即可。注意到146号包最底下的“Data(1 byte)”了吗?byte的数目表示是第几步,这样就算在步骤很多的情况下也不会混乱。

抓包的技巧还有很多,比如可以写一个脚本来循环抓包,等侦察到某事件时自动停止。一位工程师即便不懂网络分析,但如果能抓得一手好包,也是一项很了不起的技能了。
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二、个性化设置
Wireshark的默认设置堪称友好,但不同用户的从事领域和使用习惯各有不同,所以有时需要根据自己的情况对配置略作修改。

1.我经常需要参照服务器上的日志时间,找到发生问题时的网络包。所以就把Wireshark的时间调成跟服务器一样的格式。单击Wireshark的View-->Time Display Format-->Date and Time of Day,就可以实现此设置(见图4)。
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2.不同类型的网络包可以自定义颜色,比如网络管理员可能会把OSPF等协议或者与Spanning Tree Protocol(生成树协议)相关的网络包设成最显眼的颜色。而文件服务器的管理员则更关心FTP、SMB和NFS协议的颜色。我们可以通过View -->Coloring Rules来设置颜色。如果同事已经有一套非常适合你工作内容的配色方案,可以请他从Coloring Rules窗口导出,然后导入到你的Wireshark里(见图5)。记得下次和他吃饭时主动买单,要知道配一套养眼的颜色可要花不少时间。
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3.更多的设置可以在Edit-->Preferences窗口中完成。这个窗口的设置精度可以达到一些协议的细节。比如在此窗口单击Protocols-->TCP就可以看到多个TCP相关选项,将鼠标停在每一项上都会有详细介绍。假如经常要对Sequence Number做加减运算,不妨选中Relative sequence numbers(见图6),这样会使Sequence number看上去比实际小很多。
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4.如果你在其他时区的服务器上抓包,然后下载到自己的电脑上分析,最好把自己电脑的时区设成跟抓包的服务器一样。这样,Wireshark显示的时间才能匹配服务器上日志的时间。比如说,服务器的日志显示2/13/2014 13:01:32有一个错误信息。那我们要在自己电脑上调整时区之后,才能到Wireshark上检查2/13/2014 13:01:32左右的包,否则就得先换算时间。

三、过滤
很多时候,解决问题的过程就是层层过滤,直至找到关键包。前面已经介绍过抓包时的Capture Filter功能了。其实在包抓下来之后,还可以进一步过滤,而且这一层的过滤功能更加强大。图7表示一个“IP为10.32.106.50,且TCP端口为445”的过滤表达式。
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要说过滤的作用与技巧,就算专门写一本小册子都不为过。篇幅所限,本文只能“过滤”出最适合初学者的部分。

1.如果已知某个协议发生问题,可以用协议名称过滤一下。以Windows Domain的身份验证问题为例,如果已知该域的验证协议是Kerberos,那么就在Filter框输入Kerberos作为关键字过滤。除了纯粹的Kerberos包,你还将得到Session Setup之类包含Kerberos的包(见图8)。
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用协议过滤时务必考虑到协议间的依赖性。比如NFS共享挂载失败,问题可能发生在挂载时所用的mount协议,也可能发生在mount之前的portmap协议。这种情况下就需要用“portmap || mount”来过滤了(见图9)。如果不懂协议间的依赖关系怎么办?我也没有好办法,只能暂时放弃这个技巧,等熟悉了该协议后再用。
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2.IP地址加port号是最常用的过滤方式。除了手工输入ip.addreq &&tcp.porteq<端口号>之类的过滤表达式,Wireshark还提供了更快捷的方式:右键单击感兴趣的包,选择Follow TCP/UDP Stream(选择TCP还是UDP要视传输层协议而定)就可以自动过滤(见图10)。而且该Stream的对话内容会在新弹出的窗口中显示出来。
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经常有人在论坛上问,Wireshark是按照什么过滤出一个TCP/UDP Stream的?答案就是:两端的IP加port。单击Wireshark的Statistics-->Conversations,再单击TCP或者UDP标签就可以看到所有的Stream(见图11)。
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3.用鼠标帮助过滤。我们有时因为Wireshark而苦恼,并不是因为它功能不够,而是强大到难以驾驭。比如在过滤时,有成千上万的条件可供选择,但怎么写才是合乎语法的?虽然http://www.wireshark.org/docs/dfref/ 提供了参考,但经常查找毕竟太费时费力了。Wireshark考虑到了这个需求,右键单击Wireshark上感兴趣的内容,然后选择Prepare a Filter-->Selected,就会在Filter框中自动生成过滤表达式。在有复杂需求的时候,还可以选择And、Or等选项来生成一个组合的过滤表达式。

假如右键单击之后选择的不是Prepare a Filter,而是Apply as Filter-->Selected,则该过滤表达式生成之后还会自动执行。图12显示了在一个SMB包的SMB Command: Read AndX上右键单击,并选择Selected之后,所有的Read包都会被过滤出来。
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4.我们可以把过滤后得到的网络包存在一个新的文件里,因为小文件更方便操作。单击Wireshark的File-->Save As,选中Displayed单选按钮再保存,得到的新文件就是过滤后的部分(见图13)。
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有时候你会发现,保存后的文件再打开时会显示很多错误。这是因为过滤后得到的不再是一个完整的TCP Stream,就像抓包时漏抓了很多一样。所以选择Displayed选项时要慎重考虑。

注意:有些Wireshark版本把这个功能移到了菜单File-->Export Specified Packets…选项中,如图14所示。
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总体来说,过滤是Wireshark中最有趣,最难,也是最有价值之处,值得我们用心学习。

四、让Wireshark自动分析
有些类型的问题,我们根本不需要研究包里的细节,直接交给Wireshark分析就行了。

1.单击Wireshark的Analyze-->Expert Info Composite,就可以在不同标签下看到不同级别的提示信息。比如重传的统计、连接的建立和重置统计,等等。在分析网络性能和连接问题时,我们经常需要借助这个功能。图15是TCP包的重传统计。
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2.单击Statistics-->Service Response Time,再选定协议名称,可以得到响应时间的统计表。我们在衡量服务器性能时经常需要此统计结果。图16展示的是SMB2读写操作的响应时间。
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3.单击Statistics-->TCP Stream Graph,可以生成几类统计图。比如我曾经用Time-Sequence Graph (Stevens)生成了图17。
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从图16中可以看出25~40秒,以及65~75秒之间没有传输数据。进一步研究,发现发送方内存不足,所以偶尔出现暂停现象,添加内存后问题就解决了。

为什么Wireshark要把这个图称为“Stevens”呢?我猜是为了向《TCP/IP Illustrated》的作者Richard Stevens致敬。这也是我非常喜欢的一套书,在此推荐给所有读者。

4.单击Statistics-->Summary,可以看到一些统计信息,比如平均流量等,这有助于我们推测负载状况。比如图18中的网络包才1.594Mbit/s,说明流量低得很。
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五、最容易上手的搜索功能
与很多软件一样,Wireshark也可以通过“Ctrl+F”搜索关键字。假如我们怀疑包里含有“error”一词,就可以按下“Ctrl+F”之后选中“String”单选按钮,然后在Filter中输入“error”进行搜索(见图19)。很多应用层的错误都可以靠这个方法锁定问题包。
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一篇文章不可能涵盖所有技巧,本文就到此为止。最后要分享的,是我认为最“笨”但也是最重要的一个技巧——勤加练习。只要练到这些技巧都变成习惯,就可以算登堂入室了。

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