1、計算機網絡課程大作業(yè)院（系）：計算機科學與技術學院專 業(yè)：網絡工程 班 級：2014級1402班 小組成員： 日 期：2016年6月目錄1、課程設計目的32、課程設計要求33、程序設計分析33.1 網卡設置33.2 使用套接字43.3.接收數(shù)據包43.4 定義IP頭部的數(shù)據結構53.5 IP包的解析63.6 協(xié)議的定義63.7捕獲處理73.8程序流程圖84、運行結果85、總結96、課程設計參考資料97、源程序代碼101、課程設計目的 本章課程設計的目的就是設計一個解析IP數(shù)據包的程序，并根據這個程序，說明IP數(shù)據包的結構及IP協(xié)議的相關問題，從而對IP層的工作原理有更好的理解和認識。2、課程設

2、計要求 本設計的目標是捕獲網絡中的IP數(shù)據包，解析數(shù)據包的內容，將結果顯示在標準輸出上，并同時寫入日志文件。程序的具體要求如下：1）以命令行形式運行：ipparse logfile，其中ipparse是程序名, 而logfile則代表記錄結果的日志文件。 2）在標準輸出和日志文件中寫入捕獲的IP包的版本、頭長度、服務類型、數(shù)據包總長度、數(shù)據包標識、分段標志、分段偏移值、生存時間、上層協(xié)議類型、頭校驗和、源IP地址和目的IP地址等內容。3）當程序接收到鍵盤輸入Ctrl+C時退出3、程序設計分析3.1 網卡設置 為了獲取網絡中的IP數(shù)據包，必須對網卡進行編程，在這里使用套接字(socket)進行編

3、程。但是，在通常情況下，網絡通信的套接字程序只能響應與自己硬件地址相匹配的數(shù)據包或是以廣播形式發(fā)出的數(shù)據包。對于其他形式的數(shù)據包，如已到達網絡接口，但卻不是發(fā)送到此地址的數(shù)據包，網絡接口在騅投遞地址并非自身地址之后將不引起響應，也就是說應用程序無法收取與自己無關的數(shù)據包。我們要想獲取網絡設備的所有數(shù)據包，就是需要將網卡設置為混雜模式。3.2 使用套接字 套接字分為三種，即流套接字(Stream socket)、數(shù)據報套接字(Datagram Socket)和原始套接字(Raw Socket)。要進行IP層數(shù)據包的接收和發(fā)送，應使用原始套接字。創(chuàng)建原始套接字的代碼如下： Socket sock:

4、 Sock=wsasocket(af_inet,sock_raw,ipproto-ip,null,0,wsa-flag-overlapped):本設計不用考慮超時情況。創(chuàng)建套接后，IP頭就會包含在接收數(shù)據包中。然后，我可以設置IP頭操作選項，調用setsockopt函數(shù)。其中flag設置為true,并設定IP-HDRINCL選項，表明用戶可以親自對IP頭進行處理。最后使用bind()函數(shù)將socket綁定到本地網卡上。綁定網卡后，需用WSAIoctl()函數(shù)把網卡設置為混雜模式，使網卡能夠接收所有的網絡數(shù)據。如果接收的數(shù)據包中的協(xié)議類型和定義的原始套接字匹配，那么接收的數(shù)據就拷貝到套接字中，因

5、此，網卡就可以接收所有經過的IP包。3.2.2 接收數(shù)據包 在程序中可使用recv()函數(shù)接收經過的IP包。該函數(shù)有四個參數(shù)，第一個參數(shù)接收操作所用的套接字描述符；第二個參數(shù)接收緩沖區(qū)的地址；第三個參數(shù)接收緩沖區(qū)的大小，也就是所要接收的字節(jié)數(shù)；第四個參數(shù)是一個附加標志，如果對所發(fā)送的數(shù)據沒特殊要求，直接設為0。因為IP數(shù)據包的最大長度是65535B，因此緩沖區(qū)的大小不能小于65535B。設置緩沖區(qū)后，可利用循環(huán)來反復監(jiān)聽接收IP包，用recv()函數(shù)實現(xiàn)接收功能。3.3 定義IP頭部的數(shù)據結構程序需要定義一個數(shù)據結構表示IP頭部。其代碼如下：typedef struct IP_HEAD uni

6、on /定義聯(lián)合 unsigned char Version; unsigned char HeadLen; ; unsigned char ServiceType; unsigned short TotalLen; unsigned short Identifier; union unsigned short Flags; unsigned short FragOffset; ; unsigned char TimeToLive; unsigned char Protocol; unsigned short HeadChecksum; unsigned int SourceAddr; uns

7、igned int DestinAddr; unsigned char Options; ip_head; /定義IP頭部的數(shù)據結構3.4 IP包的解析 解析IP包的字段有兩種策略。針對長度為8位、16位和32位的字段(或子字段)時，可以利用IP-HEADER的成員直接獲取。要解析長度不是8位倍數(shù)的字段(或子字段)時，可以利用C語言中的移位以人、及與、或操作完成。3.5 協(xié)議的定義(包含相應的頭文件#include #include）：DWORD dwIoControlCode=SIO_RCVALL, /*接收所有的IP包*/dwProtocol=IPPROTO_IP; /*協(xié)議類型為IP*/

8、3.6捕獲處理1.加載 Winsock；2.創(chuàng)建一個接收原始IP包的socket連接；3.綁定到一個接口；4.進行WSAIoctl設置，接收所有的IP數(shù)據包。5.接著設定一個線程進行捕獲：（1）創(chuàng)建一個接收IP包的鏈表頭；（2）設置一個標識，為真，則不斷進行IP包的捕獲；（3）建立一個新的結點，將捕獲的數(shù)據包加入到該結點；（4）如果鏈表的長度達到指定的長度，創(chuàng)建一個線程對該鏈表的IP包進行解析；再設置一個在IP數(shù)據包鏈表不足給定的長度，而又中止IP捕獲時，對鏈表的處理；（5）為下一個IP包鏈表創(chuàng)建一個鏈表頭。6.建立一個進行IP包解析并顯示的線程，進行解析IP數(shù)據包，然后顯示IP數(shù)據包。3.7

9、程序流程圖：4、運行結果截獲IP數(shù)據包程序運行結果如下：5、總結 這次計算機網絡課程設計是解析IP數(shù)據包，通過這次上機充分應用了所學的計算機網絡和C語言的知識，并上網搜索一部分相當資料，粗略設計出該程序。 通過本次課程設計，充分運用了所學的計算機網絡知識，設計出了如何解析IP數(shù)據包，從而更加深刻的了解到了IP數(shù)據包的結構及IP協(xié)議的相關問題，從而對IP層的工作原理有更好的理解和認識。 在課程設計的過程也碰到的不少問題。該程序也存在著不少的缺陷，比如并不是所有的數(shù)據包都能捕獲，如：IP數(shù)據包以外的數(shù)據包都抓不到；只支持ICMP、IGMP、TCP、UDP這些協(xié)議。6、課程設計參考資料計算機網絡(第

10、四版)主編：謝希仁 出版社：電子工業(yè)出版社 出版時間：2004年7月計算機網絡設計主編：易建勛 出版社：人民郵電出版社 出版或修訂時間：2007年10月7、源程序代碼#include#include#include#include#include /#include #pragma comment(lib,ws2_32) /指定連接到網絡應用和internet#define IO_RCVALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1) typedef struct IP_HEAD union /定義聯(lián)合 unsigned char Version; unsigned char HeadLen

11、; ; unsigned char ServiceType; unsigned short TotalLen; unsigned short Identifier; union unsigned short Flags; unsigned short FragOffset; ; unsigned char TimeToLive; unsigned char Protocol; unsigned short HeadChecksum; unsigned int SourceAddr; unsigned int DestinAddr; unsigned char Options; ip_head;

12、 /定義IP頭部的數(shù)據結構void main(int argc,char *argv) using namespace std; ofstream outfile(e:logfile.txt,ios:out);if(argc!=2) coutendl請以下格式輸入命令行:PackParse packet_sumendl; /packet_sum 為要分析IP包的個數(shù)。return; WSADATA WSAData; if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &WSAData)!=0) coutendlWSASTartup初始化失敗endl; return; SOCKET soc

13、k=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP); /三個參分別為通信發(fā)生的區(qū)字段，套接字的類型，與IP協(xié)議if(sock=INVALID_SOCKET) coutendl創(chuàng)建Socket失敗!endl; closesocket(sock); WSACleanup(); BOOL flag=TRUE; if(setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char *) &flag,sizeof(flag)=SOCKET_ERROR) coutendlsetsockopt操作失敗:WSAGetLastError()endl; closes

14、ocket(sock); WSACleanup(); char hostName128;/獲取主機名if(gethostname(hostName,100)=SOCKET_ERROR) coutendlgethostname操作失敗:WSAGetLastError()endl; closesocket(sock); WSACleanup(); hostent *pHostIP; /獲取本地IPif(pHostIP=gethostbyname(hostName)=NULL) coutendlgethostbyname操作失敗:WSAGetLastError()h_addr_list0; if(b

15、ind(sock,(PSOCKADDR)&host_addr,sizeof(host_addr)=SOCKET_ERROR) coutendlbind操作失敗:WSAGetLastError()endl; closesocket(sock); /綁定網卡WSACleanup(); DWORD dwBufferLen10; DWORD dwBufferInLen=1; DWORD dwBytesReturned=0; if(WSAIoctl(sock , IO_RCVALL ,&dwBufferInLen , sizeof(dwBufferInLen) , &dwBufferLen,sizeof

16、(dwBufferLen),&dwBytesReturned,NULL,NULL)=SOCKET_ERROR) coutendlWSAIoctl操作失敗:WSAGetLastError()endl; closesocket(sock); /將網卡設為混雜模式，以接受所有數(shù)據WSACleanup(); coutendl開始解析IP包:endl; char buffer65535; /設置緩沖區(qū)int packsum=atoi(argv1); /字符串轉換為整形for(int i=0;i0) /四個參數(shù)分別是套接字描述符，緩沖區(qū)的地址，緩沖區(qū)大小，附加標志 ip_head ip=*(ip_head

17、 *)buffer; cout-endl; cout版本:4)endl; /獲取頭部長度字段cout頭部長度:(ip.HeadLen&0x0f)*4)endl; /獲取頭部長度字段cout服務類型:Priority5), Service1)&0x0f)endl; /優(yōu)先級子域和TOS子域cout總長度:ip.TotalLenendl;/獲取總長度字段cout標識符:ip.Identifierendl;/獲取標識字段cout標志位:15)&0x01),DF= 14)&0x01),Mf=13)&0x01)endl; /獲得標志字段cout片偏移:(ip.FragOffset&0x1fff)endl

18、; /獲取分段偏移字段cout生存周期:(int)ip.TimeToLiveendl; /獲取生存時間字段cout協(xié)議:Protocol(int)ip.Protocolendl; /獲取協(xié)議字段cout頭部校驗和:ip.HeadChecksumendl; /獲取頭校驗和字段cout原地址:inet_ntoa(*(in_addr *)&ip.SourceAddr)endl; /獲取源IP地址字段cout目的IP地址:inet_ntoa(*(in_addr *)&ip.DestinAddr)endl; /獲取目的IP地址字段outfile-endl; outfile版本:4)endl; outfile頭部長度:(ip.HeadLen&0x0f)*4)endl; outfile服務類型:Priority5), Service1)&0x0f)endl; outfile總長度:ip.TotalLenendl; outfile標識符:ip.Identifierendl; outfile標志位:15)&0x01),DF= 14)&0x01),Mf=13)&0x01)endl;