pcap包解析

在接触激光雷达的时候，不可避免的第一步就是看硬件说明书以及调试厂商发的样例数据。一般情况下，厂商在存储硬件的数据包的时候，都是通过存储pcap包实现的，所以如何读取pcap包，并从中解析出真正有用的数据就变得很重要，接下来我们一步步讲。

1.pcap包结构

一个Pcap文件包括“Pcap报头”，“数据区”两个部分，其中数据区又分成多个数据包，每个包有报头和数据两个部分，总体结构可见下图（注意所有字节都是连续的）：

1.1 pcap报头

“Pcap报头”大小为24个字节，具体结构如下图：

各个字段含义：

Magic(4B)： 标记文件开始，并用来识别文件和字节顺序。值可以为0xa1b2c3d4或者0xd4c3b2a1，如果是0xa1b2c3d4表示是大端模式，按照原来的顺序一个字节一个字节的读，如果是0xd4c3b2a1表示小端模式，下面的字节都要交换顺序。现在的电脑大部分是小端模式。

Major(2B)： 当前文件的主要版本号，一般为0x0200

Minor(2B)： 当前文件的次要版本号，一般为0x0400

ThisZone(4B)： 当地的标准事件，如果用的是GMT则全零，一般全零

SigFigs(4B)： 时间戳的精度，一般为全零

SnapLen(4B)： 最大的存储长度，设置所抓获的数据包的最大长度，如果所有数据包都要抓获，将值设置为65535

LinkType(4B)： 链路类型。解析数据包首先要判断它的LinkType，所以这个值很重要。一般的值为1，即以太网。

常用的LinkType（链路类型）：

值	类型描述
0	BSD loopback devices, except for later OpenBSD
1	Ethernet, and Linux loopback devices
6	802.5 Token Ring
7	ARCnet
8	SLIP
9	PPP
10	FDDI
100	LLC/SNAP-encapsulated ATM
101	“raw IP”, with no link
102	BSD/OS SLIP
103	BSD/OS PPP
104	Cisco HDLC
105	802.11
108	later OpenBSD loopback devices (with the AF_value in network byte order)
113	special Linux “cooked” capture
114	LocalTalk

1.2 数据报头

数据报头可以有多个，每个数据报头16字节，后面都跟着真正的数据包。如下图所示：

以下是各个字段含义：

Timestamp(4B)： 时间戳高位，精确到seconds，这是Unix时间戳。捕获数据包的时间一般是根据这个值
Timestamp(4B)： 时间戳低位，能够精确到microseconds
Caplen(4B)： 当前数据区的长度，即抓取到的数据帧长度，由此可以得到下一个数据帧的位置。
Len(4B)： 离线数据长度，网路中实际数据帧的长度，一般不大于Caplen，多数情况下和Caplen值一样

这一步中，一定要根据Caplen决定接下来要读的数据长度，至于为什么要这么做，后面解释。

1.3 数据

这里就是抓取到的一个网络包，对于激光雷达一般为以太帧，当然，如果你是分析其他网络包，视具体情况而定。这里以以太帧为例，雷达发送的数据在以太帧的数据部分（ipv4报文）中的数据中，这里有点绕，让我们慢慢解析。

1.3.1Ethernet帧:

解析pcap包，获取到一个数据块时，这个数据块就是以太帧，一般结构如下：

1.目标地址(destination address,DA):6 字节

2.源地址(source address,SA):6 字节

3.类型(type)字段:用于辨别上层协议,2 字节（0x08 0x00 为IPv4）

4.数据(data):64 到1500 字节

1.3.2 ipv4报文

以太帧结构中的type决定数据部分存储什么样的报文，我实际使用时为ipv4，所以数据部分为ipv4报文，所以解析以太帧中的数据部分就是解析ipv4报文，ipv4报文头结构如下：

更加详细的解释可以参考

• 这里有一点需要注意，选项部分有多长，得去查资料，我懒得找，就需要自己解析看看，一般雷达发送的数据存在ipv4报的数据部分，也就是除去报头后剩余的字节，会有一个开始标志，这个开始标志在说明书中一定有说明，这样就可以确定选项部分有多长，然后正确获取雷达发送的数据，然后就可以根据说明书进行一步步解析。

2.软件解析pcap

这里用的软件是Wireshark，一个蓝色鱼鳍图标，下载完成后可以直接打开pcap文件，辅助你解析pcap包数据块。下面是打开一个pcap文件后的结果(数据部分为防止泄密，打码了）：

软件中已经解析了pcap文件中的每个数据块，最上方显示了所有数据块的大致信息，中间显示了某个数据块的详细信息，下方显示了某个数据块的原始数据。

• 以太帧头
  

• ipv4报头
  

• UDP报头

• ipv4数据部分（雷达数据（黄色部分））

3.代码解析（linux）

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
int main(int argc, char const *argv[]) {
  /* code */
  FILE *pcap_file;
  if ((pcap_file = fopen("path/to/pcap file", "rb")) == NULL) {
    cout << "cannot open file!\n";
  }
  char buffer[24];
  // read pcap head
  fread(buffer, 24, 1, pcap_file);
  //read 3000 ethernet package
  for (int p = 0; p < 3000; p++) {
    // read package head
    char package_head[16];
    fread(package_head, 16, 1, pcap_file);
    //read package data length
    int package_data_length =
        (int)(unsigned char)package_head[8] +
        ((int)(unsigned char)package_head[9]) * pow(16.0, 2.0) +
        ((int)(unsigned char)package_head[10]) * pow(16.0, 4.0) +
        ((int)(unsigned char)package_head[11]) * pow(16.0, 6.0);
    char package_data[package_data_length];
    fread(package_data, package_data_length, 1, pcap_file);
    //deal package to analysis point
    ReadEthernetPackage(package_data);
  }
  fclose(pcap_file);
  return 0;
}

4.问题

1. 为什么要读package head中的长度，以此决定后面的数据长度？

   这是个坑，一定要读，因为有时候雷达厂商发给你的pcap包里面可能包含一些奇奇怪怪的东西，我被坑过。