Tutorial de TCPdump

Tcpdump (y su port a Windows, Windump) son programas cuya utilidad principal es analizar el tráfico que circula por la red. Se apoya en la librería de captura pcap, la cual presenta una interfaz uniforme y que esconde las peculiaridades de cada sistema operativo a la hora de capturar tramas de red. Para seguir el manual es necesario unos conocimientos basicos del protocolo TCP/IP, remitiéndome al TCP/IP Illustrated, Volumen 1 de Stevens, para quien esté interesado.

Aunque viene incluido con la mayoría de las distribuciones de Linux, sus fuentes pueden encontrarse en www.tcpdump.org

El port completo para Windows, tanto de las librerias como del tcpdump puede encontrarse en la web de la Politécnica de Torino. Es un simple binario, que necesita tener instalado el port de las pcap para windows para funcionar.

 

Uso básico

Lo primero que debemos averiguar cuando estamos usando el tcpdump, es las interfaces que queremos escuchar. Por defecto cuando se ejecuta sin parámetros, en los Linux se pone a escuchar en la eth0, mientras que en Windows hay que especificarla la interfaz donde quiere escuchar.

Para averiguar la interfaces en cualquier Unix recurrimos al comando ifconfig -a el cual nos da una lista de las interfaces que tenemos, así como sus parametros de configuración.

[terron@ux02 ~]$ /sbin/ifconfig -a
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr addr
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:646760 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:449673 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:100
          Interrupt:5 Base address:0x2c20

eth1      Link encap:Ethernet  HWaddr addr
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:1321583 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:1778135 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:100
          Interrupt:9 Base address:0x3000

lo        Link encap:Local Loopback
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:3924  Metric:1
          RX packets:39747 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:39747 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0

[terron@ux02 ~]$

(en el ejemplo anterior estan borradas las direcciones ip)

En el caso de Windows, podemos recurrir al propio windump, para que nos liste las interfaces que tenemos. Para ello ejecutamos un Windump -D y nos dara la información que buscamos:

C:\Documents and Settings\terron\download>windump -D
1.\Device\Packet_NdisWanIp (NdisWan Adapter)
2.\Device\Packet_{8435447C-6020-481F-A720-44D940909166} (Intel 8255x-based Integ
rated Fast Ethernet)

Usando los datos del ejemplo anterior, en el Linux si queremos escuchar en la interfaz eth0, usaremos tcpdump -i eth0, mientras que en el caso de Windows si queremos escuchar en la ethernet usaremos windump -i \Device\Packet_{8435447C-6020-481F-A720-44D940909166}.

Cuando estamos leyendo la red, puede que no nos interese que el tcpdump intente resolver los nombres de las maquinas (pueden que no estin dadas de alta en el DNS, por motivos de seguridad, etc), para ello disponemos de la opción -n.

Para establecer la longitud de los datos que captura tcpdump usamos -s len, donde len es la longitud que nos interesa. Por defecto el tcpdump sólo captura los primeros 68 bytes, lo cual es útil si lo único que se quiere son las cabaceras IP, TCP o UDP, pero que en caso de estar esnifando protocolos como el NFS truncan los datos. En ese caso podemos ajustar la longitud de la captura a la MTU del medio que estamos usando con esta opción. Por ejemplo para capturar toda la trama ethernet podemos usar -s 1500.

En función de la cantidad de información que queramos a la hora de que el tcpdump nos interprete, podemos usar -v,-vv,-vvv, aumentando el grado de información con cada una de las opciones.

Si queremos imprimir el contenido del paquete, podemos usar la opción -x. Si ademas queremos que nos imprima en ASCII el contenido de los paquetes podemos usar -X. La longitud que imprime viene determinada por la opción -s o los 68 bytes que usa captura por defecto.

Podemos trabajar offline con el tcpdump. Si queremos grabar nuestra captura para posteriormente leerla y analizarla usamos la opción -w file donde file es el nombre del fichero donde queremos grabar la captura de datos. Posteriormente podemos leer y analizar offline con -r file. Además este tipo de ficheros de captura lo pueden leer otros analizadores como por ejemplo Ethereal.

 

Interprentando la salida

Lo primero que hay que decir es que la salida depende del protocolo que estemos analizando. Para empezar comentar que todas las capturas del tcpdump tienen como primer campo una marca de tiempo, que indica cuando ha sido capturado el paquete.

 

Peticiones ARP/RARP

El protocolo ARP (address reslotion protocol), sobre ethernet está documentado en la RFC 826. RARP puede encontrarse en la RFC 1293. Las peticiones arp aparecen de la siguiente manera:

 

18:33:49.908612 arp who-has 192.168.1.2 tell 192.168.1.1
18:33:49.908691 arp reply 192.168.1.2 is-at 0:2:a5:ee:ec:10

En este caso, la máquina 192.168.1.1 pregunta por la dirección ethernet 192.168.1.2 (suponemos ambas máquinas en la misma subred). Como vemos la 192.168.1.2 responde. En este caso, vemos los valores numéricos puesto que he usado la opcin -n. En caso, las mayúsculas indican la máquina por la cual se está preguntando, y la minúscula la máquina que hace la pregunta.

 

18:33:49.908612 arp who-has MAQUINA tell otra
18:33:49.908691 arp reply MAQUINA is-at 0:2:a5:ee:ec:10

 

TCP

La linea general de un paquete TCP es como sigue:

src > dst: flags [dataseq ack window urgent options]

El protocolo TCP se define en la RFC 793 En principio src, dst y flags estan siempre presentes. Los otros dependiendo del tipo de conexión TCP que se trate. El significado de dichos parámetros es:

  • src: Dirección y puerto origen. En caso de no especificar el parámetro -n se intenta resover el nombre via DNS y el se busca el nombre del puerto vía (normalmente en los Unix en /etc/services).
  • dst: Dirección y puerto destino, exactamente igual que el caso anterior.
  • flags: Indica los flags de la cabecera TCP. Puede ser un ., cuyo significado es que no hay flags, o bien una combinación de S (SYN), F (FIN), P (PUSH), W (reducción de la ventana de congestión), E (ECN eco).
  • dataseq: El námero de secuencia del primer byte de datos en este segmento TCP. El formato es primero:ultimo(n), que significa que desde a primero a ultimo (sin incluir ultimo) hay un total de n bytes de datos. Ojo cuando hay segmentos con SYN, que también ocupa un numero del espacio de secuencia.
  • ack: El número de asentimiento. Indica el número siguiente de secuencia que se espera recibir. Ojo los SYN también se asienten.
  • win: Tamaño de la ventana de recepción.
  • urgent: Existen datos urgentes.
  • options: Indica la existencia de opciones. En caso de que haya van entre < y >.

En el siguiente ejemplo, (viene en la página de manual del tcpdump), podemos ver:

 

  1. rtsg.1023 > csam.login: S 768512:768512(0) win 4096 <mss 1024>
  2. csam.login > rtsg.1023: S 947648:947648(0) ack 768513 win 4096 <mss 1024>
  3. rtsg.1023 > csam.login: . ack 1 win 4096
  4. rtsg.1023 > csam.login: P 1:2(1) ack 1 win 4096
  5. csam.login > rtsg.1023: . ack 2 win 4096
  6. rtsg.1023 > csam.login: P 2:21(19) ack 1 win 4096
  7. csam.login > rtsg.1023: P 1:2(1) ack 21 win 4077
  8. csam.login > rtsg.1023: P 2:3(1) ack 21 win 4077 urg 1
  9. csam.login > rtsg.1023: P 3:4(1) ack 21 win 4077 urg 1

Esto simula una conexión originada por la máquina rtsg con destino a csam, con el servicio rlogin.

El significado de las líneas anteriores es:

  1. Inicio de conexion de rtsg -> csam SYN ISN 768512 ventana de 4096
  2. SYN de csam -> rtsg ISN 947648 ventana de 4096 ACK del SYN anterior.
  3. ACK del SYN mandado por csam. No hay flags
  4. 1 byte de datos de rtsg -> csam. Flag PUSH activado., (los números de secuencia son relativos al ISN a menos que especifiquemos la opción -S, en cuyo caso pone los números de secuencia se imprimen de manera absoluta).
  5. ACK del byte de datos anterior por parte de csam.
  6. 19 bytes de datos de rtsg a csam.
  7. csam manda 1 byte de datos a rtsg, y manda el ACK de los 19 bytes enviados por rtsg. La ventana de recepcisn ha bajado en 19 bytes. Flag PUSH
  8. csam envía un byte de datos urgente. Flag PUSH.
  9. Idem anterior.

 

UDP

Un paquete UDP se imprime de la siguiente manera:

origen.srcport > destino.dsrpot: udp len

  • origen: Nombre o dirección origen.
  • srcport: Puerto origen.
  • destino: Nombre o dirección destino.
  • dstport: Puerto destino
  • len: Longitud de los datos de usuario.

Ejemplo:

12:35:21.457350 10.10.109.10.1025 > 192.168.1.2.1345: udp 121 [ttl 1]

En algunos casos, puede interpretar protocolos que vayan encapsulado en los paquetes UDP, como NFS o DNS. El grado de detalle en la interpretación de estos protocolos dependerá del grado de detalle (controlado con la opción -v) que queramos darle.

 

Fragmentos de datagramas IP

Los datagramas fragmentados se indican con una expresión al lado de los mismos entre paréntesis:

(frag id:size@offset+) (frag id:size@offset)

  • id es el identificador de fragmento.
  • size tamaño del fragmento.
  • offset posició del fragmento en el datagrama original. Si existe el + al final de offset significa que aún quedan más fragmentos. En caso de ausencia, que es el último.

Los datos del protocolo del nivel superior, sólo se imprimen en el primer fragmento.

Filtros

Es lo mas importante que nos permite hacer el tcpdump, el uso de filtros. Un filtro es una expresión que va detrás de las opciones y que nos permite seleccionar los paquetes que estamos buscando. En ausencia de ésta, el tcpdump volcará todo el tráfico que vea el adaptador de red seleccionado.

La expresión que se usa para definir el filtro tiene una serie de primitivas y tres posibles modificadores a las mismas. Esta expresión sera verdadera o falsa y hara que se imprima o no el paquete de datos.

Los 3 modificadores posibles son:

  • tipo. Puede ser host, net o port. indican respectivamente una maquina, por ejemplo host 192.168.1.1 , una red completa, por ejemplo net 192.168, o un puerto concreto, por ejemplo port 22. Por defecto se asume el tipo host.
  • dir. Especifica desde o hacia donde se va a mirar el flujo de datos. Tenemos src o dst y podemos combinarlos con or y and. Para el caso de de protocolos punto a punto podemos sustituir por inbound o outbound.Por ejemplo si queremos la dirección de destino 10.10.10.2 y la de origen 192.168.1.2, el filtro serma dst 10.10.10.2 and src 192.168.1.2 . Si se quiere que sea la dirección destino 192.168.1.1 o la dirección origen 192.168.1.2, serma dst 192.168.1.1 or src 192.168.1.2. Pueden seguirse combinando con la ayuda de paréntesis o las palabras or y and. Si no existe se supone src or dst. Por supuesto, esto se puede combinar con los modificadores de tipo anteriores.
  • proto. En este caso es el protocolo que queremos capturar. puede ser tcp,udp,ip,ether (en este caso captura tramas a nivel de enlace,arp (peticiones arp), rarp (petciones reverse-arp),fddi(para redes FDDI, pero realmente el encapsulado es igual al ether). Hay otros niveles de enlace para redes Decnet y lat, pero dado su escaso uso, me remito a la pagina de manual del programa.

Siempre podemos combinar expresiones con ayuda de paréntesis. Ojo con el tema de los paréntesis en los shell de Unix, porque son metacaracteres interpretan.

A continuació se dan las primitivas que pueden usarse. Lo que aperece entre [ y ] es opcional, y el | significa “o”. El resto se tiene que poner si queremos poner el filtro con el comportamiento.

 

  • [dst|src] host maquina. Cierto si la dirección destino u origen del paquete es maquina lo cual puede ser una dirección IPv4 (o IPv6 si se ha compilado soporte para el mismo), o un nombre del DNS. Si queremos restringir a dirección destino podemos restringir con dst. Para dirección origen src.

    Ejemplos:

    • Capturar el trafico cuya IP origen sea 192.168.1.1

      tcpdump src host 192.168.1.1
      windump src host 192.168.1.1

    • Capturar todo el tráfico cuya dirección origen o destino sea 192.168.1.2

      tcpdump host 192.168.1.2
      windump host 192.168.1.2

  • ether src|dst|host edir. Este filtro es cierto sm la dirección origen (src), la destino (dst) o el cualquiera de las dos(host) coincide con edir. Hacer notar que src,dst o host es obligatorio especificarlo.

    Ejemplos:

    • Capturar el tráfico con destino a la dirección ethernet 0:2:a5:ee:ec:10.

      tcpdump ether dst 0:2:a5:ee:ec:10
      windump ether dst 0:2:a5:ee:ec:10

    • Capturar el tráfico que vaya a la máquina cuya dirección MAC es 0:2:a5:ee:ec:10.

      tcpdump ether host 0:2:a5:ee:ec:10
      windump ethert host 0:2:a5:ee:ec:10

  • gateway maquina. Cierto en caso de que el paquete use maquina como router. maquina debe estar definida en /etc/ethers y /etc/hosts. Realmente los paquetes que cumplen con esa condición son aquellos que tienen como dirección ethernet destino maquina, pero ni la dirección IP destino u origen es maquina.
  • [dst|src] net red. Cierto en caso de que la red de la dirección destino, origen o ambas sea red. El parametro red puede ser una dirección numérica (por ejemplo 192.168.1.0) o bien un nombre que se resuelve a dirección, en los Unix, con ayuda del /etc/networks. Decir que también se admite el clásico direccionamiento CIDR. Podemos especificar una mascara poniendo red como net red mad mascara o bien usar /, net red/bits. Hacer notar que el uso de net … mask no es compatible con direcciones IPv6. Si queremos hacer referencia a la red destino usamos dst como prefijo. Para la red origen usamos dst.

    Ejemplos:

    • Capturar todo el tráfico cuya red destino sea 192.168.1.0.

      tcpdump dst net 192.168.1.0
      windump dst net 192.168.1.0

    • Capturar todo el tráfico cuya red origen sea 192.168.1.0/28

      tcpdump src net 192.168.1.0 mask 255.255.255.240
      tcpdump src net 192.168.1.0/28

    • Capturar todo el tráfico con origen o destino en la 10.0.0.0/24

      tcpdump net 10.0.0.0/24
      tcpdump net 10.0.0.0 mask 255.255.255.0

  • [dst|src] port puerto. Cierto en caso de que el puerto (ya sea udp o tcp) coincida con puerto. Si no se especifica dst o src, será cierto tanto puerto origen como destino. Si queremos restringir a destino usamos dst y a origen usamos src. El puerto es un valor numérico entre 0-65535 o bien un nombre que en Unix se resuelve a través del /etc/services.

    Ejemplos:

    • Capturar todo el tráfico con destino al puerto 23

      tcpdump dst port 23

    • Capturar todo el tráfico con destino o origen puerto 80

      tcpdump port 23

  • less longitud. Cierto en caso de que el tamaño del paquete sea menor o igual longitud.
  • greater longitud. Cierto en caso de que el tamaño del paquete sea mayor o igual que logitud.
  • ip proto protocolo. En este caso escucha el protocolo que se le indique. El protocolo puede ser icmp, icmp6, igmp (internet group managent protocol), igrp (interior gateway routing protocol), pim (protocol independent multicast), ah (IP Authentication header), esp (encapsulating security payload), udp o tcp. En caso de usar icmp, udp o tcp hay que escapar el protocolo, poniendo un \, es decir, ip proto \icmp. Ojo con ese caracter que también hay que escaparlo en los shells de Unix.Por comodidad se disponen los alias tcp, udp e icmp que equivalen a ip proto tcp or ip6 proto tcp, etc.

    Ejemplos:

    • Capturar el todo los paquetes icmp

      tcpdump ip proto \\ip

      (en Unix hay que escapar el \).

    • Capturar todo el tráfico udp

      tcpdump ip proto \\udp
      tcpdump udp

      (el alias es más cómodo)

  • ip6 proto protocolo. Cierto si es un paquete de IPv6 con el protocolo protocolo.
  • ip6 protochain protocolo. Es un número que en los Unix puede leerse en /etc/protocols. En este caso lo que se busca es que dentro de los diferentes cabeceras que puede tener un paquete IPv6 una de ellas sea el protocolo especificado.
  • ip protochain protocolo. Igual que el caso anterior pero para IPv4.
  • ether broadcast. Cierto si la trama capturada va dirigida hacia la dirección de difusión ethernet. La palabra ether es opcional.
  • ip broadcast. Cierto si el paquete va dirigido a la dirección de difusión de IP. Esta dirección se comprueba si es todo 0 o 1, o bien se comprueba la dirección local de la subred.
  • ether multicast. Cierto si la trama va dirigida a una dirección multicast ethernet.
  • ip multicast. Cierto si el paquete va dirigido a una dirección multicast IP.
  • ip6 multicast. Cierto si el paquete va dirigido a una dirección multicast IPv6.
  • ether proto protocolo. Cierto si el protocolo que contiene la trama es de tipo protocolo Los protocolos son ip, ip6, arp, rarp, atalk, aarp, decnet, sca, lat, mopdl moprc e iso. Además estos nombres son identificadores que deben de ser escapados con \.Sin embargo hay una serie de alias que hacen mas cómodo la expresión en los filtros. Dichas expresiones son ip,ip6 ,arp,rarp,aarp, decnet e iso, siendo equivalentes a ether proto ip, ether proto ip6, etc.

    Ejemplos:

    • Capturar todo tráfico arp

      tcpdump -n ether proto \\arp
      tcpdump -n arp

      (el alias es más cómodo)

    • Capturar todo tráfico ip

      tcpdump -n ether proto \\ip
      tcpdump -n ipi

  • vlan [vlanid]. Cierto si la trama capturada es un paquete 802.1Q VLAN. Hacer notar de que esto cambia el resto de la interpretación del paquete capturado, en especial los desplazamientos a partir de los cuales empiezan a decodificar los protocolos, ya que se asume que estamos capturando paquetes que viajan en tramas VLAN. Por último si esta presente el parametro vlanid, sólo se mostraran aquellos paquetes que vayan a la VLAN vlanid.

 

Combinando los filtros

Se pueden combinar las expresiones anteriores con los ayuda de los operadores not, and y or (corresponden a la negación, el y lógico y el o lógico, dando lugar a filtros más complejos. Podemos usar también los equivalentes del lenguaje C: !, && o ||.

 

Ejemplos:

  • Capturar todo el tráfico Web (TCP port 80)

    tcpdump tcp and port 80

  • Capturar el todas las peticiones DNS

    tcpdump udp and dst port 53

  • Capturar el tráfico al puerto telnet o ssh

    tcpdump tcp and \(port 22 or port 23\)

    (los “\” son para escapar en el shell de Unix)

  • Capturar todo el tráfico excepto el web

    tcpdump tcp and not port 80

 

Filtros Avanzados

Para los realmente muy cafeteros, el tcpdump permite hacer filtros a mano, indicando que bytes de la trama queremos pillar y como los queremos interpretar. Cuando queremos definir filtros de esta manera la expresión general es:

 

expr relop expr

Donde relop puede ser cualquiera de las operaciones de relación de C: >,<, >= <=, = y !=. expr es una expresión aritmética compuesta por una serie de números enteros, los operadores binarios de C, (+, , *, /, & y |), un operador de longitud, len, y una serie de palabras reservadas que nos permiten el acceso a los diferentes paquetes de datos (ether, fddi, tr, ip, arp, rarp, tcp, udp, icmp e ip6).

Para acceder a los datos dentro de un paquete, usamos los modificadores anteriores y una expresión entera. Opcionalmente podemos especificar el tamaño de los datos que accedemos.

 

proto [expr : tam]

Asm por ejemplo, el primer byte de la trama ethernet será ether[0], la primera palabra será ether[0:2]. El parámetro tam puede ser 1 (por defecto y no hace falta especificarlo), 2 o 4. Por ejemplo,

Una nota, al menos en la página de manual de la versión 3.6.2 hacen notar que cuando se especifica tcp, udp u otro procolo de nivel superior se hace referencia a IPv4. Esta limitación sin embargo no aparece en OpenBSD.

Otra nota a tener en cuenta: en caso de usar tcp[indice] o udp[indice], implicitamente se aplica una regla para averiguar si es un paquete fragmentado, es decir, usando la notacisn de estos filtros ip[0:2] & 0x1fff = 0. udp[0] o tcp[0] se refieren al primer byte de la cabecera UDP o TCP.

Fuente:  http://www.arrakis.es/~terron/tcpdump.html

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