Radiotap头信息解析

在Linux系统中用wireshark或tcpdump抓无线网卡数据包，每一数据帧前面都有一个叫radiotap的协议头，它包含了信号强度、噪声强度、信道、时间戳等信息。radiotap比传统的Prism或AVS头更有灵活性，成为ieee802.11事实上的标准。支持radiotap的系统较多，如Linux、FreeBSD、NetBSD、OpenBSD，还有Windows(需使用AirPcap)。它的头部定义如下：

struct ieee80211_radiotap_header {
    u_int8_t        it_version;     /* set to 0 */
    u_int8_t        it_pad;
    u_int16_t       it_len;         /* entire length */
    u_int32_t       it_present;     /* fields present */
} __attribute__((__packed__));

it_version：表示版本号，当前为0。
it_pad：没有使用，仅仅是为了结构体对齐。
it_len：表示长度，包括了radiotap头部和数据两部分，如果不需要了解radiotap，则可以直接跳到ieee802.11头部。
it_present：表示radiotap数据的位掩码。radiotap的数据紧跟其头部。当其中的位掩码为true时，表示有对应的数据，可以认为每一比特表示一种类型。比如bit5为1表示有通道数据，则可以获取到信号强度，反之就是没有对应的数据。因此，radiotap的长度其实是不固定的。bit31为1表示还有多个it_present。

radiotap的每个类型都是有严格顺序的，数据的字序是小端格式(little endian byte-order)——包括头部的it_len和it_present。

目前应用比较广的解析库是radiotap-library，在horst软件和Linux内核中都使用到。关于每个类型的解释，可以参考radiotap.h文件的ieee80211_radiotap_type注释。

通过以下方式，设置Ubuntu系统进入monitor模式：

$ sudo iw dev wlp5s0 interface add mon0 type monitor
$ sudo iw dev wlp5s0 del
$ sudo iw dev mon0 set channel 6
$ sudo ifconfig mon0 up

接着使用tcpdump抓包：

$ sudo tcpdump -i mon0 -w test.pcap
tcpdump: listening on mon0, link-type IEEE802_11_RADIO (802.11 plus radiotap header), capture size 262144 bytes
^C2288 packets captured
2344 packets received by filter
0 packets dropped by kernel
5 packets dropped by interface

然后使用wireshark分析刚抓取到的包，如下图所示：

使用radiotap-library库解析，示例代码如下：

#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <endian.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

#include "radiotap_iter.h"


// 根据wireshark抓包抽取的radiotap头部数据
char radiotap_buf[][18] = {
                {0x00, 0x00, 0x12, 0x00, 0x2e, 0x48,
                 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x85, 0x09,
                 0xc0, 0x00, 0xc9, 0x00, 0x00, 0x00},
                {0x00, 0x00, 0x12, 0x00, 0x2e, 0x48,
                 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x85, 0x09,
                 0xa0, 0x00, 0xa8, 0x00, 0x00, 0x00}};

#define IEEE80211_CHAN_A (IEEE80211_CHAN_5GHZ | IEEE80211_CHAN_OFDM)
#define IEEE80211_CHAN_G (IEEE80211_CHAN_2GHZ | IEEE80211_CHAN_OFDM)

static void print_radiotap_namespace(struct ieee80211_radiotap_iterator *iter)
{
    char signal = 0;
    uint32_t phy_freq = 0;

    switch (iter->this_arg_index) {
    case IEEE80211_RADIOTAP_TSFT:
        printf("\tTSFT: %llu\n", le64toh(*(unsigned long long *)iter->this_arg));
        break;

    case IEEE80211_RADIOTAP_FLAGS:
        printf("\tflags: %02x\n", *iter->this_arg);
        break;

    case IEEE80211_RADIOTAP_RATE:
        printf("\trate: %.2f Mbit/s\n", (double)*iter->this_arg/2);
        break;

    case IEEE80211_RADIOTAP_CHANNEL:
        phy_freq = le16toh(*(uint16_t*)iter->this_arg); // 信道
        iter->this_arg = iter->this_arg + 2; // 通道信息如2G、5G，等
        int x = le16toh(*(uint16_t*)iter->this_arg);
        printf("\tfreq: %d type: ", phy_freq);

        if ((x & IEEE80211_CHAN_A) == IEEE80211_CHAN_A) {
            printf("A\n");
        } else if ((x & IEEE80211_CHAN_G) == IEEE80211_CHAN_G) {
            printf("G\n");
        } else if ((x & IEEE80211_CHAN_2GHZ) == IEEE80211_CHAN_2GHZ) {
            printf("B\n");
        }
        break;

    case IEEE80211_RADIOTAP_DBM_ANTSIGNAL:
        signal = *(signed char*)iter->this_arg;
        printf("\tsignal: %d dBm\n", signal);
        break;

    case IEEE80211_RADIOTAP_RX_FLAGS:
        printf("\tRX flags: %#.4x\n", le16toh(*(uint16_t *)iter->this_arg));
        break;

    case IEEE80211_RADIOTAP_ANTENNA:
        printf("\tantenna: %x\n", *iter->this_arg);
        break;

    case IEEE80211_RADIOTAP_RTS_RETRIES:
    case IEEE80211_RADIOTAP_DATA_RETRIES:
    case IEEE80211_RADIOTAP_FHSS:
    case IEEE80211_RADIOTAP_DBM_ANTNOISE:
    case IEEE80211_RADIOTAP_LOCK_QUALITY:
    case IEEE80211_RADIOTAP_TX_ATTENUATION:
    case IEEE80211_RADIOTAP_DB_TX_ATTENUATION:
    case IEEE80211_RADIOTAP_DBM_TX_POWER:
    case IEEE80211_RADIOTAP_DB_ANTSIGNAL:
    case IEEE80211_RADIOTAP_DB_ANTNOISE:
    case IEEE80211_RADIOTAP_TX_FLAGS:
        break;

    default:
        printf("\tBOGUS DATA\n");
        break;
    }
}

int main(int argc, char** argv)
{
    struct ieee80211_radiotap_iterator iter;
    int err;
    int i, j;

    for (i = 0; i < sizeof(radiotap_buf)/sizeof(radiotap_buf[0]); i++) {
        printf("parsing [%d]\n", i);

        err = ieee80211_radiotap_iterator_init(&iter, (struct ieee80211_radiotap_header *)radiotap_buf[i],
                                                sizeof(radiotap_buf[i]), NULL);
        if (err) {
            printf("not valid radiotap...\n");
            return -1;
        }

        j = 0;

        /**
         * 遍历时，this_arg_index表示当前索引(如IEEE80211_RADIOTAP_TSFT等)，
         * this_arg表示当前索引的值，this_arg_size表示值的大小。只有flag为true时才会进一步解析。
         */
        while (!(err = ieee80211_radiotap_iterator_next(&iter))) {
            printf("next[%d]: index: %d size: %d\n",
                    j, iter.this_arg_index, iter.this_arg_size);
            if (iter.is_radiotap_ns) { // 表示是radiotap的命名空间
                print_radiotap_namespace(&iter);
            }

            j++;
        }

        printf("==================================\n");
    }

    return 0;
}

参考文章

Ubuntu 14.04中碰到的wlan抓包问题
无线网络嗅探中的Radiotap
ieee802.11数据radiotap介绍
关于 802.11 协议
Radiotap
radiotap-library
【装】802.11封装成帧
802.11成帧封装实现(五)
pcap文件的文件头的link type
LINK-LAYER HEADER TYPES
用pcap编写网络嗅探器(Programming with pcap译文)
LINKTYPE_IEEE802_11_PRISM
libpcap抓包简单例子
Ubuntu下用wireshark抓取802.11封包并进行过滤分析
tcpdump源码分析
PCAP(3PCAP)
linux下libpcap抓包分析
使用libpcap分析网络报文 (1)
IEEE802.11数据帧在Linux上的抓取
802.11协议帧格式、Wi-Fi连接交互过程、无线破解入门研究
ubuntu下使用airmon-ng和wireshark抓取802.11管理包
IEEE802.11数据帧在Linux上的抓取
帧格式
802.11帧格式
802.11帧格式解析
组播MAC地址
Guidelines for 802.11 Promiscuous Receive Operations
Indicating Raw 802.11 Packets
Network Monitor Operation Mode