1 소개
Unix 운영체제에서의 네트워크 정보수집에 대한 내용을 다룬다. Unix 운영체제 마다 수집해야하는 방법이 차이가 있음으로 운영체제별로 설명을 하도록 하겠다.
여기에서 수집할 네트워크 정보는 아래의 목록들에 포함된 내용들이다.
- Interface 일반정보
- Interface 패킷정보
- In/Out bps/pps
- In/Out UniCast pps
- In/Out Drop/Error pps
- In/Out bps/pps
- 일반 네트워크 정보 (SNMP 수집항목들)
- ipForwarding
- ipDefaultTTL
- ipInHdrErrors
- ipInDiscards
- ipInAddrErrors
- ipInReceives
- ipOutRequests
- icmpInmsgs
- icmpInErrors
- icmpOutMsgs
- icmpOutErrors
- icmpInEchos
- icmpOutEchos
- tcpInSegs
- tcpOutSegs
- tcpInErrs
- tcpMaxConn
- udpInDatagrams
- udpNoports
- udpInerrors
- udpOutDatagrams
- ipForwarding
2 Linux
리눅스 운영체제의 경우 대부분의 중요 정보들을 /proc 파일 시스템을 통해서 얻어올 수 있다.
- 인터페이스 패킷 정보 : /proc/net/dev
- 일반 네트워크 정보 (SNMP 수집항목들) : /proc/net/snmp
2.1 Snmp 항목
MIBII를 기준으로 한다.
2.1.1 Interface 별 I/O 정보
| 항목 | 설명 | 단위 |
| ifInOctets | 입력 Byte | Count |
| ifInUcastPkts | 입력 UniCast | Count |
| ifInDiscards | 입력 Discard | Count |
| ifInErrors | 입력 Error | Count |
| ifOutOctets | 출력 Byte | Count |
| ifOutUcastPkts | 출력 UniCast | Count |
| OutDiscards | 출력 Discard | Count |
| ifOutErrors | 출력 Error | Count |
2.1.2 전역 패킷정보(IP/ICMP/TCP/UDP)
2.2 인터페이스 일반정보 얻기
ioctl(2)함수는 입출력 장치를 제어하고, 장비를 얻기 위한 목적으로 사용하는 함수다. ioctl을 통해서 해당 장치에 대한 제어와 정보를 얻기 위해서는 해당 사항에 대해서 어떠한 flags를 사용하는지를 알고 있어야 한다.
이들 flags는 /usr/include/bits/ioctls.h에 정의되어 있다. 이중 네트워크 장치들은 SIOCGIF의 접두사를 가지고 정의되어 있다. 다음은 그중 일부분이다.
#define SIOCGIFNAME 0x8910 /* get iface name */ #define SIOCSIFLINK 0x8911 /* set iface channel */ #define SIOCGIFCONF 0x8912 /* get iface list */ #define SIOCGIFFLAGS 0x8913 /* get flags */ #define SIOCSIFFLAGS 0x8914 /* set flags */ #define SIOCGIFADDR 0x8915 /* get PA address */ #define SIOCSIFADDR 0x8916 /* set PA address */ #define SIOCGIFDSTADDR 0x8917 /* get remote PA address */ #define SIOCSIFDSTADDR 0x8918 /* set remote PA address */ #define SIOCGIFBRDADDR 0x8919 /* get broadcast PA address */ #define SIOCSIFBRDADDR 0x891a /* set broadcast PA address */ #define SIOCGIFNETMASK 0x891b /* get network PA mask */ #define SIOCSIFNETMASK 0x891c /* set network PA mask */ #define SIOCGIFMETRIC 0x891d /* get metric */ #define SIOCSIFMETRIC 0x891e /* set metric */ #define SIOCGIFMEM 0x891f /* get memory address (BSD) */ #define SIOCSIFMEM 0x8920 /* set memory address (BSD) */ #define SIOCGIFMTU 0x8921 /* get MTU size */ #define SIOCSIFMTU 0x8922 /* set MTU size */ #define SIOCSIFNAME 0x8923 /* set interface name */ #define SIOCSIFHWADDR 0x8924 /* set hardware address */이름으로 어디에 사용되는 플레그들인지 충분히 알아볼 수 있으리라 생각된다.
2.2.1 ioctl(2)를 이용한 인터페이스 정보 수집
다음은 ioctl함수를 이용해서 eth0의 인터페이스 정보를 수집하는 방법이다.
int fd; struct ifreq ifrq; struct sockaddr_in *sin; fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // eth0에 대한 MAC 주소를 얻는다. strcpy(ifrq.ifr_name, "eth0"); if (ioctl(fd,SIOCGIFHWADDR, &ifrq) < 0) { // 에러처리 } printf("Mac Address : %s", ifrq.ifr_hwaddr.sa_data); // MAC주소를 ":"로 구분되는 표준포멧으로 만들기 위해서는 // 별도의 코드가 필요하다. // eth0에 대한 IP address 를 얻는다. if (ioctl(fd, SIOCGIFADDR, &ifrq) < 0) { // 에러처리 } sin = (sockaddr_in *)&ifrq.ifr_addr; printf("%s\n", inet_ntoa(sin->sin_addr));
코드를 명확히 이해하고 사용하기 위해서는 ifreq 구조체에 대해서 정확한 정보를 가지고 있을 필요가 있다. ifreq 구조체는 /usr/include/net/if.h에 정의되어 있으니 참고하기 바란다.
2.2.1.1 인터페이스 상태
인터페이스는 여러가지 상태가 있을 수 있다. 현재 up상태가 아닐 수도 있고, loopback 상태의 장치일 수도 있다. 이러한 정보는 SIOCGIFFLAGS를 이용해서 flag값을 분석함으로써 얻어올 수 있다. flags에 관한 정보는 /usr/include/net/if.h에 정의되어 있으니 참고하기 바란다.
#ifdef __USE_MISC /* Standard interface flags. */ enum { IFF_UP = 0x1, /* Interface is up. */ # define IFF_UP IFF_UP IFF_BROADCAST = 0x2, /* Broadcast address valid. */ # define IFF_BROADCAST IFF_BROADCAST IFF_DEBUG = 0x4, /* Turn on debugging. */ # define IFF_DEBUG IFF_DEBUG IFF_LOOPBACK = 0x8, /* Is a loopback net. */ # define IFF_LOOPBACK IFF_LOOPBACK IFF_POINTOPOINT = 0x10, /* Interface is point-to-point link. */ # define IFF_POINTOPOINT IFF_POINTOPOINT IFF_NOTRAILERS = 0x20, /* Avoid use of trailers. */ ...... 다음은 ioctl(2)를 이용해서 인터페이스 정보를 얻어오는 예제다.
#include <sys/socket.h> #include <unistd.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdio.h> #include <net/if.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/stat.h> #include <arpa/inet.h> int main(int argc, char **argv) { int fd; int i; struct ifreq ifrq; struct sockaddr_in *sin; if (argc != 2) { printf("usage : ./ifinfo [ifname]\n"); return 1; } fd = socket (AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(fd < 0) { perror("Socket open error"); return 1; } strcpy(ifrq.ifr_name, argv[1]); if(ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifrq) < 0) { perror("Mac Error"); } // MAC 주소는 적당히 변환시키도록 하자. for (i = 0; i < 6; i++) { printf("%x\n",ifrq.ifr_addr.sa_data[i]); } if(ioctl(fd, SIOCGIFADDR, &ifrq) < 0) { perror("IPADDR Error"); } sin = (struct sockaddr_in *)&ifrq.ifr_addr; printf("IPADDR : %s\n", inet_ntoa(sin->sin_addr)); if(ioctl(fd, SIOCGIFMTU, &ifrq) < 0) { perror("IPADDR Error"); } printf("MTU : %d\n", ifrq.ifr_mtu); // GET NETMASK if(ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, &ifrq) < 0) { perror("NETMASK Error"); } sin = (struct sockaddr_in *)&ifrq.ifr_addr; printf("NETMASK : %s\n", inet_ntoa(sin->sin_addr)); if(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, &ifrq) < 0) { perror("SIOCGIFFLAGS"); } if(!(ifrq.ifr_flags & IFF_UP)) { printf("IF STATUS UP\n"); } else { printf("IF STATUS DOWN\n"); } close(fd); }그런데 위의 코드는 약간의 문제가 있다. 그것은 인터페이스 이름을 반드시 알고 있어야만 정보를 얻어올 수 있다는 점이다. 좀더 범용성 있는 코드를 위해서는 현재 사용중인 인터페이스의 이름을 자동으로 얻어와서 거기에 대한 정보를 구조체 형식으로 넘겨주도록 작성되어야 할것이다.
다행히도 ioctl(2)에는 작동중인 인터페이스의 목록을 위한 SIOCGIFCONF를 제공한다. 이 flag를 이용해서 인터페이스의 이름을 포함한 목록을 얻어올 수 있다. SIOCGIFCONF의 응용예는 pcap페이지를 참고하기 바란다.
이상 SIOCGIFCONF를 이용하면 인터페이스의 목록을 얻어올 수 있는데, 작동중인 인터페이스의 목록만을 얻어온다는 문제점을 가진다. 현재 시스템에 몇개의 인터페이스가 있는지, 어떤 종류인지(인터페이스 이름을 보면 기가비트 이더넷인지 아닌지등에 대한 정보를 얻을 수 있다), MAC 등의 정보를 얻기 위해서는 작동중이지 않는 인터페이스라 하더라도 정보를 얻어올 필요가 있다.
이 문제는 /proc/net/dev를 분석함으로써 해결가능하다. dev파일에는 인터페이스의 이름뿐만 아니라 입출력되는 패킷과 데이터의 count정보까지 제공해준다. dev파일에 대한 내용은 뒤에서 따로 다루도록 하겠다.
MAC주소 변환은 char2hex를 참고하기 바란다.
2.2.2 보강 코드
좀더 보강한 코드를 아래에 적어봅니다. - minzkn
/* Copyright (c) 2002 Information Equipment co.,LTD. All Right Reserved. Code by JaeHyuk Cho <minzkn@infoeq.co.kr> - Simple is best */ #if !defined(DEF_ifconfig_c) #define DEF_ifconfig_c "ifconfig.c" #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/ioctl.h> #include <netinet/in.h> #include <net/if.h> #include <netinet/if_ether.h> #include <arpa/inet.h> #include <netdb.h> #include <netinet/ether.h> int main(int s_Argc, char **s_Argv); int main(int s_Argc, char **s_Argv) { int s_SocketHandle; int s_RequestCount = 10; struct ifconf s_ifconfig; struct ifreq *s_ifrequest; struct sockaddr_in *s_SockAddr_In; char s_StringBuffer[1 << 10]; char *s_MyTitle; char *s_MyDevice; char *s_MyIP, *s_MyBroadcastIP, *s_MyNetmaskIP; char *s_MyHWAddr; char *s_MyFlagString; int s_MyFlags, s_MyMTU, s_MyMetric; fprintf(stdout, "MZ_ifconfig v0.0.1b - Copyright(c)InfoEQ co.,LTD - %s %s\n", __DATE__, __TIME__); fprintf(stdout, "Code by JaeHyuk Cho - <minzkn@infoeq.co.kr>\n\n"); s_SocketHandle = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(s_SocketHandle >= 0) { memset((void *)&s_ifconfig, 0, sizeof(struct ifconf)); do { if(s_ifconfig.ifc_buf)free(s_ifconfig.ifc_buf); s_ifconfig.ifc_len = sizeof(struct ifreq) * s_RequestCount; s_ifconfig.ifc_buf = malloc(s_ifconfig.ifc_len); if(s_ifconfig.ifc_buf) { if(ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFCONF, &s_ifconfig) == 0) { if(s_ifconfig.ifc_len < (sizeof(struct ifreq) * s_RequestCount)) { s_ifrequest = s_ifconfig.ifc_req; if(s_ifrequest) { for(s_RequestCount = 0;s_RequestCount < s_ifconfig.ifc_len;s_RequestCount += sizeof(struct ifreq), s_ifrequest++) { /* ------------------------------------------------------------------------ */ s_MyDevice = strdup(s_ifrequest->ifr_name); /* ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFADDR, s_ifrequest); */ s_SockAddr_In = (struct sockaddr_in *)(&s_ifrequest->ifr_addr); s_MyIP = strdup(inet_ntoa(s_SockAddr_In->sin_addr)); ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFBRDADDR, s_ifrequest); s_SockAddr_In = (struct sockaddr_in *)&s_ifrequest->ifr_broadaddr; s_MyBroadcastIP = strdup(inet_ntoa(s_SockAddr_In->sin_addr)); ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFNETMASK, s_ifrequest); s_SockAddr_In = (struct sockaddr_in *)&s_ifrequest->ifr_netmask; s_MyNetmaskIP = strdup(inet_ntoa(s_SockAddr_In->sin_addr)); #if 0 if(ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFHWADDR, s_ifrequest) == 0) { unsigned char s_NullHWAddr[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0}; if(memcmp(&s_ifrequest->ifr_hwaddr.sa_data[0], &s_NullHWAddr[0], sizeof(s_NullHWAddr)) == 0)strcpy(s_StringBuffer, ""); else sprintf(s_StringBuffer, "HWAddr %s", ether_ntoa((struct ether_addr *)s_ifrequest->ifr_hwaddr.sa_data)); } else strcpy(s_StringBuffer, "HWAddr <ERROR>"); #else if(ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFHWADDR, s_ifrequest) == 0) { sprintf(s_StringBuffer, "HWAddr %s", ether_ntoa((struct ether_addr *)s_ifrequest->ifr_hwaddr.sa_data)); } else strcpy(s_StringBuffer, "HWAddr <ERROR>"); #endif s_MyHWAddr = strdup(s_StringBuffer); if(ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFFLAGS, s_ifrequest) == 0)s_MyFlags = s_ifrequest->ifr_flags; else s_MyFlags = 0; strcpy(s_StringBuffer, ""); if(s_MyFlags == 0)strcpy(s_StringBuffer, "[NO FLAGS]"); else { if(s_MyFlags & IFF_UP )strcat(s_StringBuffer, "UP "); if(s_MyFlags & IFF_BROADCAST )strcat(s_StringBuffer, "BROADCAST "); if(s_MyFlags & IFF_DEBUG )strcat(s_StringBuffer, "DEBUG "); if(s_MyFlags & IFF_LOOPBACK )strcat(s_StringBuffer, "LOOPBACK "); if(s_MyFlags & IFF_POINTOPOINT )strcat(s_StringBuffer, "POINTOPOINT "); if(s_MyFlags & IFF_NOTRAILERS )strcat(s_StringBuffer, "NOTRAILERS "); if(s_MyFlags & IFF_RUNNING )strcat(s_StringBuffer, "RUNNING "); if(s_MyFlags & IFF_NOARP )strcat(s_StringBuffer, "NOARP "); if(s_MyFlags & IFF_PROMISC )strcat(s_StringBuffer, "PROMISC "); if(s_MyFlags & IFF_ALLMULTI )strcat(s_StringBuffer, "ALLMULTI "); if(s_MyFlags & IFF_SLAVE )strcat(s_StringBuffer, "SLAVE "); if(s_MyFlags & IFF_MASTER )strcat(s_StringBuffer, "MASTER "); if(s_MyFlags & IFF_MULTICAST )strcat(s_StringBuffer, "MULTICAST "); } s_MyFlagString = strdup(s_StringBuffer); s_MyTitle = strdup("Unknown"); /* Not support */ if(ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFMTU, s_ifrequest) == 0)s_MyMTU = s_ifrequest->ifr_mtu; else s_MyMTU = 0; if(ioctl(s_SocketHandle, SIOCGIFMETRIC, s_ifrequest) == 0)s_MyMetric = s_ifrequest->ifr_metric; else s_MyMetric = 0; /* Print. */ fprintf(stdout, "%-8s Link encap:%s %s\n" "%-8s inet addr %-15s Broadcast %-15s Netmask %-15s\n" "%-8s %s MTU:%d Metric:%d\n" "\n", s_MyDevice, s_MyTitle, s_MyHWAddr, "", s_MyIP, s_MyBroadcastIP, s_MyNetmaskIP, "", s_MyFlagString, s_MyMTU, s_MyMetric ? s_MyMetric : 1 ); /* Free. */ if(s_MyTitle )free(s_MyTitle); if(s_MyDevice )free(s_MyDevice); if(s_MyIP )free(s_MyIP); if(s_MyBroadcastIP)free(s_MyBroadcastIP); if(s_MyNetmaskIP )free(s_MyNetmaskIP); if(s_MyHWAddr )free(s_MyHWAddr); if(s_MyFlagString )free(s_MyFlagString); /* ------------------------------------------------------------------------ */ } } break; } else s_RequestCount += 10; } else break; } else break; }while(1); if(s_ifconfig.ifc_buf)free(s_ifconfig.ifc_buf); close(s_SocketHandle); } else fprintf(stderr, "Can not open socket !!!\n"); return(0); } #endif /* End of source */
2.3 Interface별 입출력 정보
Linux 운영체제의 경우 /proc/net/dev에 각 인터페이스별 입출력 결과를 기록하고 있다.
Inter-| Receive | Transmit face |bytes packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes packets errs drop fifo colls carrier compressed lo:409140906 1037900 0 0 0 0 0 0 409140906 1037900 0 0 0 0 0 0 eth0:96555668 1756131 0 0 0 0 0 0 1919184 16396 0 0 0 0 0 0 eth1:264456417 12795632 0 0 130 0 0 0 795974945 13424861 0 0 0 632340 0 0위와 같은 형식으로 되어 있으니 단순히 파싱해서 보여주기만 하면된다.
단 위 파일에는 ON되어 있지 않은 비활성화 된 Interface까지를 전부보여주기 때문에, 정보를 가져오기 전에 해당 인터페이스가 활성화 되어 있는 인터페이스인지를 확인할 필요가 있다. 이 확인은 ioctl(2)에 SIOCGIFCONF을 이용하면 된다.
다음은 간단한 예제 프로그램이다. 일반적으로 Interface 입출력 정보의 단위는 bps혹은 pps이다. 그러므로 bytesection의 값은 *8 을 해서 bit로 변환시켜주는 작업이 필요할 것이다. 더욱 제대로 작동하게 하려면 이전의 값과 현재의 값을 비교해서 bps로 환산된 값을 보여줘야 겠지만 이 예제 코드에서는 생략하도록 하겠다.
아래의 코드는 최소한의 작동만을 보여준다. 시간이 된다면 그럴듯한 코드로 변경해보기 바란다.
#include <iostream> #include <map> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <vector> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <unistd.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <net/if.h> #include <arpa/inet.h> using namespace std; #define proc_net_dev_format "%s %s %s %s %s %s %s %s %s %s %s %s %s %s" vector<string> GetActiveInterface(); typedef struct _Inter_IO { char byte[16]; char packet[16]; char error[16]; char drop[16]; char fifo[16]; char frame[16]; char compressed[16]; char multicast[16]; } Inter_IO; typedef struct _interface_IO { char devname[16]; Inter_IO Rcv_IO; Inter_IO Snd_IO; } interface_IO; // 인터페이스 입출력 정보가 들어갈 구조체 typedef struct _devInfo { char devname[12]; int inbps; int outbps; int inpps; int outpps; int inucast; int outucast; int inerrs; int indrops; int outerrs; int outdrops; int status; } devInfo; vector<devInfo> getInterIO(); int main() { vector<devInfo> ldevInfo; cout << "=======================" << endl; ldevInfo = getInterIO(); for (int i = 0; i < ldevInfo.size(); i++) { cout << ldevInfo[i].devname << " : " << ldevInfo[i].inbps << " : " << ldevInfo[i].status << endl; } } // proc/net/dev 파일을 분석해서 인터페이스 입출력 정보를 얻어온다. vector<devInfo> getInterIO() { FILE *fp; char line[1024]; unsigned int i; char name[20]; char devname[12]; char *lp; char *rp; devInfo ldevInfo; vector<devInfo> rtvInfo; vector<string> ActiveInf = GetActiveInterface(); interface_IO IfIO; if ((fp = fopen("/proc/net/dev", "r")) == NULL) { perror("fopen error"); } int linenum = -2; while(fgets(line, 1023, fp) != NULL) { if (linenum < 0) { linenum++; continue; } memset((void *)&IfIO, 0x00, sizeof(IfIO)); sscanf(line, proc_net_dev_format, name, IfIO.Rcv_IO.packet, IfIO.Rcv_IO.error, IfIO.Rcv_IO.drop, IfIO.Rcv_IO.fifo, IfIO.Rcv_IO.frame, IfIO.Rcv_IO.compressed, IfIO.Rcv_IO.multicast, // Snd IfIO.Snd_IO.byte, IfIO.Snd_IO.packet, IfIO.Snd_IO.error, IfIO.Snd_IO.drop, IfIO.Snd_IO.fifo, IfIO.Snd_IO.frame, IfIO.Snd_IO.compressed); lp = strstr(name, ":"); sprintf(IfIO.Rcv_IO.byte, "%s", lp+1); strncpy(IfIO.devname,name,lp-name); sprintf(ldevInfo.devname, "%s", IfIO.devname); ldevInfo.inbps = atoi(IfIO.Rcv_IO.byte); ldevInfo.outbps = atoi(IfIO.Snd_IO.byte); ldevInfo.inucast = atoi(IfIO.Rcv_IO.packet); ldevInfo.outucast = atoi(IfIO.Snd_IO.packet); ldevInfo.inerrs = atoi(IfIO.Rcv_IO.error); ldevInfo.outerrs = atoi(IfIO.Snd_IO.error); ldevInfo.indrops = atoi(IfIO.Rcv_IO.drop); ldevInfo.outdrops = atoi(IfIO.Snd_IO.drop); ldevInfo.status = 0; for (i = 0; i < ActiveInf.size(); i++) { if (ActiveInf[i] == IfIO.devname) { ldevInfo.status = 1; } } rtvInfo.push_back(ldevInfo); } fclose(fp); return rtvInfo; } // 활성화된 인터페이스 목록을 얻어온다. vector<string> GetActiveInterface() { struct ifreq *ifr; struct sockaddr_in *sin; struct ifconf ifcfg; int fd; int n; int numreqs = 36; vector<string> intername; fd = socket (AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); memset(&ifcfg, 0x00, sizeof(ifcfg)); ifcfg.ifc_len = sizeof(struct ifreq) *numreqs; (void *)ifcfg.ifc_buf = malloc(ifcfg.ifc_len); ifcfg.ifc_len = sizeof(struct ifreq) * numreqs; (void *)ifcfg.ifc_buf = realloc(ifcfg.ifc_buf, ifcfg.ifc_len); if(ioctl(fd, SIOCGIFCONF, (char *)&ifcfg) < 0) { perror("ioctl error"); } ifr = ifcfg.ifc_req; for (n = 0; n < ifcfg.ifc_len; n+=sizeof(struct ifreq)) { intername.push_back(ifr->ifr_name); ifr++; } return intername; }
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