随着互联网的不断发展，网络应用程序的需求也越来越高。在实现网络应用程序时，网络编程就是一项必不可少的技能。然而，对于许多开发者而言，网络编程一直是一个复杂而难以掌握的领域。为了解决这一难题，经过许多年的发展，Libnet成为了一种广泛使用的网络编程库。

本文将向大家介绍如何，旨在帮助那些希望从事网络应用程序开发的初学者们，让他们更加快速和容易地应用Libnet构建出高效的网络应用程序。

一、Libnet概述

Libnet是一个由Mike D. Schiffman编写的轻量级C库，它提供了一组API，用于构建和发送网络数据包。该库已经被广泛使用，并在许多开源项目中得到了应用。Libnet支持构建各种类型的网络数据包，包括Ethernet、IP、TCP、UDP、ICMP等等。它还支持IP碎片与重组以及基于BPF过滤功能。

Libnet提供了一种非常简单的方法来构建和发送自定义的网络数据包。Libnet通过提供一组模块化的函数，使得构建网络数据包的过程可以非常容易，而且还能实现高效的网络数据包发送操作。与其他的网络编程库不同，Libnet主要是为了构建和发送网络数据包而设计的，因此，开发者不需要关心底层的协议细节。

二、Libnet的安装与使用

首先，下载最新的Libnet源代码，然后使用下面的命令进行编译和安装：

```

./configure --prefix=/usr/local/libnet

make && make install

```

此时，Libnet已经安装到了/usr/local/libnet目录下。

在开始使用Libnet之前，通常需要使用一些设置函数来设置还原/序列化网络设备的选项。例如，可以通过下面的代码来设置写入句柄的选项：

```

ln_wih = libnet_init(LIBNET_LINK, dev, errbuf);

```

这里的dev表示网络设备的名称，比如说"eth0"，errbuf是一个用于存储错误信息的缓冲区。

在得到一个Libnet写入句柄之后，可以使用libnet_build_XXX()函数来构建网络数据包。比如说，构建一个简单的TCP数据包，可以使用下面的代码：

```

packet = libnet_build_tcp(srcport, dstport, seq, ack, 0x50, 0, 0, 0xFFFF, 0, 0, 0, 0, ln_packet, 0);

```

在这里，我们使用libnet_build_tcp()函数来构建一个TCP数据包。此函数的第一个参数表示源端口号，第二个参数表示目标端口号，第三个参数是序列号，第四个参数是确认号，第五个参数是TCP标志，比如说SYN、ACK、FIN等等。在代码中，为了方便，我们直接使用了十六进制数0x50表示TCP标志，它表示状态位是0x10|0x02，也就是SYN与ACK都被置为1。在函数的最后一个参数中，我们指定利用我们前面创建的写入句柄来完成构建TCP数据包的操作。

最后，我们使用libnet_write()函数来发送构建好的数据包。

```

ret = libnet_write(ln_wih);

```

当然，在使用Libnet构建网络应用程序时，这只是一个简单的例子。Libnet提供的函数有很多，需要根据具体的需求来选择。

三、使用Libnet构建高效网络应用程序的技巧与方法

在使用Libnet构建高效网络应用程序时，需要注意以下几个要点。

1. 利用缓冲区

在构建网络应用程序时，以太网帧是通过设备向操作系统内核中的输出队列发送的，然后再发送到网络。当发送速度快于接收速度的时候，输出队列会发生溢出，从而发生封包丢失。为了解决这个问题，Libnet提供了缓冲区功能，可以将封包暂时缓存到缓冲区中，而不是直接发送到网络。这样，可以在队列满时将所有数据一次性发送到操作系统内部。这样，封包丢失的概率就会大大降低。

利用缓冲区的原理很简单：通过分配一块内存作为缓冲区，在将数据包发送到网卡之前，将所有数据包都存放在缓冲区中。缓冲区可以优化网络数据输出，使数据发送更加稳定、高效。下面是使用缓冲区的示例代码：

```

#define MAX_PACKET 65535

#define MAX_BUF 65535

int main(int argc, char **argv) {

int i = 0, c = 0;

int lin_tih = -1, ret = -1;

char *payload = "\x00\x01\x01\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x07\x5f\x76\x6e\x63\x5f\x75\x64\x70\x05\x6c\x6f\x63\x61\x6c\x00\x00\x01\x00\x01"

char errbuf[LIBNET_ERRBUF_SIZE];

char buf[MAX_BUF];

memset(buf, 0, MAX_BUF);

signal(SIGINT, sig_handler);

lin_tih = libnet_init(LIBNET_RAW4, "eth0", errbuf);

while (1) {

c = read(0, buf, MAX_BUF);

if (c <= 0) break;

while (c > 0) {

if (c > MAX_PACKET) i = MAX_PACKET;

else i = c;

i = libnet_socket_send(lin_tih, payload, i);

if (i < 0) {

perror("libnet_write");

exit(EXIT_FAILURE);

}

c -= i;

payload += i;

}

libnet_flush(lin_tih);

}

libnet_destroy(lin_tih);

return 0;

}

```

在代码中，我们首先定义了一个缓冲区，然后使用libnet_init()函数对Libnet进行初始化。在进行读取数据之后，我们先将数据存入缓冲区，而不是直接发送到网络中，最后调用libnet_flush()函数一次性将缓冲区中的所有数据写入网络中。

2. 网络数据包的加密与解密

在构建高效网络应用程序时，加密和解密是一项非常重要的技巧，它能够极大地提高网络数据的安全性。在Libnet中，可以利用openssl来进行加密和解密操作，主要是通过openssl的EVP模块来实现的。下面是一个简单的示例程序，它用来对一个数据流进行AES加密：

```

#include

#define AES_BLOCK_SIZE 16

int encrypt_parse(char *input, char *output, AES_KEY *key) {

uint8_t ivec[AES_BLOCK_SIZE];

memset(ivec, 0, sizeof(ivec));

AES_cfb128_encrypt(input, output, len, key, ivec, &num);

return num;

}

int main(int argc, char *argv[]) {

AES_KEY key;

int len = 0, num = 0;

char input[1024] = "This is a test";

char output[1024];

unsigned char ckey[] = "this is a test key";

memset(output, 0, sizeof(output));

AES_set_encrypt_key(ckey, 128, &key);

len = strlen(input);

num = encrypt_parse(input, output, &key);

printf("Original length: %d\n Cipher length: %d\n", len, num);

return 0;

}

```

在代码中主要实现了一种基于AES算法的加密方法，它能够加密一个数据流，并输出加密之后的结果。其实现原理可以简单总结为：

1、初始化一个AES加密的密钥；

2、利用AES算法进行加密，得到一个加密后的密文。

关于网络数据包的解密操作，其实也是一个类似的过程，只需要用openssl提供的相应的解密函数来实现即可。

3. 基于Libnet的网络流量统计

如果想要进行网络安全监管，就需要进行网络流量统计。在Libnet中，提供了一种非常便捷的方法，能够帮助程序员进行网络流量的实时监控和统计。下面是一个简单的示例程序，可以用来输出网卡发出和接收到的包的数量：

```

#include

#include

#include

#include

#include

#define MAX_PACKET 1024

#define PROMISCUOUS 1

#define USE_FILTER 0

int main(int argc, char *argv[]) {

int res = 1, len = 0, i = 0;

int count = 0, count_in = 0, count_out = 0;

char errbuf[1024];

libnet_t *task = NULL;

libnet_ptag_t udp = 0;

libnet_ptag_t ip = 0;

libnet_ptag_t eth = 0;

uint8_t eth_dst[6] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

uint8_t eth_src[6] = {0x50, 0x60, 0x70, 0x80, 0x90, 0xa0};

uint8_t ip_dst[4] = {10, 0, 0, 1};

uint8_t ip_src[4] = {192, 168, 1, 1};

uint16_t udp_dst = 2500;

uint16_t udp_src = 1500;

uint8_t payload[MAX_PACKET] = {0};

// 初始化Libnet

task = libnet_init(LIBNET_LINK, "eth0", errbuf);

// 构建Ethernet帧

eth = libnet_build_ethernet(

eth_dst, // 目标MAC地址

eth_src, // 源MAC地址

ETHERTYPE_IP,// Ethernet类型字段

NULL,

0,

task, -1);

if (eth == -1) {

printf("Building Ethernet frame failed: %s\n", libnet_geterror(task));

goto OUT;

}

// 构建IP数据报

ip = libnet_build_ipv4(

LIBNET_IPV4_H + LIBNET_UDP_H + MAX_PACKET, // 总长度

0, // TOS

242, // Identification

0, // Flags

64, // TTL

IPPROTO_UDP, // Protocol

0, // Checksum

ip_src, // 源IP地址

ip_dst, // 目标IP地址

NULL, // Payload

0, // Payload长度

task, 0);

if (ip == -1) {

printf("Building IP datagram failed: %s\n", libnet_geterror(task));

goto OUT;

}

// 构建UDP数据报

udp = libnet_build_udp(

udp_src, // 源端口号

udp_dst, // 目标端口号

LIBNET_UDP_H + MAX_PACKET, // 数据报长度

0, // 校验和

payload, // 数据报内容

MAX_PACKET, // 数据报长度

task, 0);

if (udp == -1) {

printf("Building UDP datagram failed: %s\n", libnet_geterror(task));

goto OUT;

}

for (i = 0; i < 100000; i++) {

memset(payload, i % 256, sizeof(payload));

len = libnet_write(task);

if (len != -1) {

count_out++;

}

len = read(STDIN_FILENO, payload, MAX_PACKET);

len = libnet_write(task);

if (len != -1) {

count_in++;

}

count++;

usleep(100000);

}

printf("Sent %d packets, %d IN packets, %d OUT packets\n", count, count_in, count_out);

res = 0;

// 清空网络缓存

OUT:

libnet_destroy(task);

return res;

}

```

在代码中，我们首先初始化了Libnet，然后构建了Ethernet帧、IP数据报和UDP数据报，并使用libnet_write()函数将数据包发送到网络中。在在程序运行过程中，不断地发送和接收数据包，并记录发送和接收的数据包数量。最后，程序将发送和接收的数据包数量统计输出。

四、总结

随着互联网和网络技术的不断发展，网络应用程序开发的需求和重要性日益提升。在这种情况下，Libnet作为一种便捷的网络编程库，为网络应用程序开发者们提供了一系列有效的工具和方法，来构建高效网络应用程序，并实现网络数据包的构建、加密、解密和监控。本文向大家介绍了许多利用Libnet构建高效网络应用程序的技巧和方法，希望能够帮助大家更好地利用Libnet来改善网络编程的开发效率和开发质量。