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多进程读取pcap,基于五元组分流并提取流量特征。结果输出为csv文件,用于机器学习中对加密流量进行分类

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jiangph1001/flow-feature

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程序使用Python的scapy库编写

环境:Python3

warn

多进程模式下,若同时读取多个pcap文件,可能导致记录丢失。
建议忽略多进程功能,仅设置并发数为1

依赖库

  • 需要安装scapy,用于读取pcap文件pip install scapy

  • ConfigParser用于读取配置文件pip install ConfigParser

  • joblib(可选)pip install joblib

功能

读取pcap文件,输出多条流的信息到csv文件中

基础版

flow_basic.py

输出每条流的基本统计特征

包含:

  • 开始时间(%Y-%m-%d %H:%M:%S)
  • 持续时间
  • 源ip
  • 源端口
  • 目的ip
  • 目的端口
  • 包的数量
  • 流量(字节数)
  • 平均包长度
  • 协议(支持TCPUDP)

参数:

  • -a,--all 读取当前目录下的所有pcap文件。若指定该参数,则-p失效
  • -p,--pcap 读取单个pcap文件,后面跟pcap文件名
  • -o,--output 指定输出的csv文件名,默认为stream.csv
  • -n,--nolog 不在控制台输出日志

高级版

get_flow_feature.py

仅支持TCP,输出包含:

名称 解释 数量
src 源ip 1
sport 源端口 1
dst 目的ip 1
dport 目的端口 1
fiat_* 上行-包到达时间间隔(mean,min,max,std) 4
biat_* 下行-包到达时间间隔(mean,min,max,std) 4
diat_* 包到达时间间隔(mean,min,max,std) 4
duration 流持续时间 1
fwin_* 上行-拥塞窗口大小(total,mean,min,max,std) 5
bwin_* 下行-拥塞窗口大小(total,mean,min,max,std) 5
dwin_* 拥塞窗口大小(total,mean,min,max,std) 5
fpnum 上行-包数目 1
bpnum 下行-包数目 1
dpnum 包数目 1
bfpnum_rate 下行包数/上行包数 1
fpnum_s 上行-每秒包数 1
bpnum_s 下行-每秒包数 1
dpnum_s 每秒包数 1
fpl_* 上行-包长度(total,mean,min,max,std) 5
bpl_* 下行-包长度(total,mean,min,max,std) 5
dpl_* 包长度(total,mean,min,max,std) 5
bfpl_rate 上下行包长度总和(total)的比值 1
fpl_s 上行速率 1
bpl_s 下行速率 1
dpl_s 总速率 1
*_cnt 标志位计数(fin,syn,rst,pst,ack,urg,cwe,ece) 8
fwd_*_cnt 上行计数(pst,urg) 2
bwd_*_cnt 下行计数(pst,urg) 2
fp_hdr_len 上行-包头部长度总和 1
bp_hdr_len 下行-包头部长度总和 1
dp_hdr_len 包头部长度总和 1
f_ht_len 上行-包头部占总长度的比例 1
b_ht_len 下行-包头部占总长度的比例 1
d_ht_len 包头部占总长度的比例 1

使用方法

python get_flow_feature.py

修改配置文件run.conf来更改运行模式

应用场景

面对不同情况时的配置,未说明的可以不管

读取一个含有大量数据包的pcap

read_all = False
pcap_name = 【需要读取的pcap】
dump_switch = True

需要更改代码再次生成特征时

load_switch = True
load_name = flows.data

读取某一个文件夹下大量的pcap

run_mode = pcap/flow
read_all = True
pcap_loc = 【pcap文件夹位置】

参数设置

mode

  • run_mode 有两种模式分别为pcapflow
    • 在pcap模式下,来自同一个pcap的所有数据包会被视为属于同一个流,csv中的头两个字段为pcap文件名目的IP数量
    • 在flow模式下,相同五元组的数据包会被视为同一个流,头两个字段为srcdst。暂不支持跨pcap合并五元组(也不是不行,就是会占用大量内存)。
    • 如果是通过load_switch载入的数据包,则无论run_mode设置成什么都是flow模式
  • read_all为True时,会读取指定目录下的所有pcap文件,False时会读取pcap_name指定pcap文件
  • pcap_loc指定读取pcap的目录位置
  • csv_name用于指定输出特征时的文件名
  • multi_process 开启多进程(建议!)
  • process_num 多进程的数目,目前限制为不超过CPU核心数目

feature

  • print_port暂时没有用的配置参数
  • print_colname在csv文件中打印表头
  • add_tag暂时没有用的配置参数

joblib

  • dump_switch设置为True时,将保存一份中间文件flows.data,下次可以使用load直接读取来加快访问速度
    • 此功能仅在读取一个pcap文件时有效,即read_all 和load_switch都是False的时候
  • load_switch设置为True时,将读取flows.data,不再读取pcap文件
  • load_name指定读取的文件名

更新记录

2022.8.23

  • 修改基本版的错误,更改时间戳为可读的时间格式
  • 基本版可关闭控制台日志输出
  • 修改readme的描述

2021.2.3

  • 修改文档,优化特征计算逻辑
  • 发现多线程bug,同时读写多个csv可能冲突

2020.8.18

  • 新增多进程功能,大幅度加快运行速度

2020.8.13

  • 重写代码结构,优化逻辑,改为读取配置文件
  • 删除时间戳特征
  • 改为两种运行模式pcap和flow

2020.4.22

  • 修改bug,增加dump和load功能

2020.4.20

  • 提取更多的特征

2020.4.19

  • 初版demo

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多进程读取pcap,基于五元组分流并提取流量特征。结果输出为csv文件,用于机器学习中对加密流量进行分类

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