计算机网络课程设计监控IP包流量.docx
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计算机网络课程设计监控IP包流量
一、课程设计目的:
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二、课程设计要求:
………………………………………………3
三、课程设计主要思路分析:
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四、设计流程图:
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五、运行结果:
…………………………………………………….5
六、总结:
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参考文献…………………………………………………………..6
源代码:
…………………………………………………………….6
一、课程设计目的
随着Internet技术的发展,基于IP协议的应用成为网络技术研究与软件开发的一个重要基础,因此学习网络层以基本概念,了解IP协议的基本内容,对于掌握TCP/IP协议的主要内容和学习网络课程是十分重要的,通过本次课程设计,有助于熟悉IP包格式和加深对IP协议的理解。
二、课程设计要求
编制程序,监控网络,捕获一段时间内网络上的IP数据包,按IP数据包的源地址统计出该源地址在该时间段内发出的IP包的个数,将其写入日志文件中或用图形表示出来(建议用图形表示出统计结果)。
程序的具体要求如下:
用命令行运行:
IPStatistictimelogfile
其中,IPStatistic是程序名;time是设定的统计时间间隔(单位为分钟,比如,2表示2分钟);logfile表示统计结果写入的日志文件名(若用图形表示统计结果则可以不选这个参数)。
相关知识:
IP是ICP/IP协议体系中的网络层协议,TCP、UDP、ICMP和IGMP等其他协议都是以IP协议为基础的。
IP的特点如下:
(1)IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送协议。
(2)IP协议是点对点的网络层通信协议。
(3)IP协议向通信层隐藏了物理网络的差异。
三、课程设计主要思路分析
1.课程设计中的重点及难点
(1)程序中会用到Winpcap,Winpcap是Windowspacketcapture的缩写,这是UNIX下的lipbcap移植到Windows下的产物,是Win32环境下数据包捕获的开放代码函数库。
Winpcap由内核级的数据包过滤器,底层动态链接库(packet.dll)和一个高层的独立于系统的库(wpcap.dll)组成。
Winpcap提供以下功能:
1)捕获原始数据报,包括共享网络上各主机发送/接收的数据报以及各主机之间交换的数据报。
2)在数据报发往应用程序之前,按照自定义的规则过滤某些特殊的数据报。
3)将用户构造的数据报发送到网络中。
4)统计网络的流量。
Winpcap的主要功能在于独立于主机协议(如TCP/IP)发送和接收原始数据报。
也就是说,Winpcap不能阻塞、过滤或控制其他应用程序数据报的收发,它只是监听共享网络上传送的数据报。
因此,它不能用于QoS调度程序或个人防火墙。
基于Winpcap的应用程序一般按照下面几个步骤编写:
1)获取网络设备列表。
2)选择网卡并打开。
3)当捕获数据包时,可能需要设置过滤器。
4)捕获数据包或者发送数据包。
Packet.dll相关数据结构
typedefstruct_ADAPTERADAPTER//描述一个网络适配器
typedefstruct_PACKETPACKET具//描述一组网络数据报的结构
typedefstructNetTypeNetType//描述网络类型的数据结构
typedefstructnpf_if_addrnpf_if_addr//描述一个网络适配器的IP地址
structbpf_hdr//数据报头部
structbpf_stat//当前捕获数据报
(2)列出网卡列表,让用户选择可用的网卡。
(3)注意过滤器的使用,只需捕获IP所,别的包都需过滤掉。
2.参考算法
(1)取得当前网络设备列表(在标准输出上显示,以让用户进行选择)。
(2)将用户选择的Ethernet卡以混杂模式打开,以接收到所有的数据包。
(3)设置过滤器,此处的过滤器“IP”。
(4)捕获IP包并按包的源地址进行统计(用链表结构进行实现)。
程序流程如图1-1所示:
四、设计流程图。
图1-1程序流程图
五、运行结果:
安装好WinPcap软件,在VC++界面上点击工具->选项->目录。
添加Include文件夹下的所有文件和Lib下的所有内容,调试完程序无误后,点击开始—>运行“cmd”进入目标文件夹Debug下运行IPI.EXE文件并加入参数2bl.txt。
此时程序会检测电脑系统中的网卡数,然后选择程序运行时的网络接口,耐心等待两分钟后就会得到程序的运行结果.
图1-2系统中网络接口数
图1-3选择第一个网络接口
图1-41分钟之后捕获的ip地址和数据包
六、总结:
通过本次计算机网络课程设计,我更加充分的理解了课本上的知识,并能够加以扩展,从而应用于实践当中,这几天的课程设计令我受益匪浅,我意识到我们所学的东西将来都是要付诸实践的,所以一切要从实际情况出发,理论联系实际,这样才能真正发挥我们所具备的能力。
这次计算机网络课程设计历时二个星期,在整整十多天的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上,但是经过一段上机的实践,对于怎么去排错、查错,怎么去看每一步的运行结果。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多编程问题,最后在老师的辛勤指导下,终于游逆而解。
同时,在老师的身上我学得到很多实用的知识,在次我表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
参考文献
[1]吴功宜胡晓英.计算机网课程设计北京:
机械工业出版社,2007.12.
[2]张荛学郭国强.计算机网络与Internet教程(第二版)北京:
清华大学出版社2006.11.
[3]王春晓赵艳标.计算机网络教程北京:
机械工业出版社,2005.08.
[4]张仁何云.计算机网络课程设计指导北京:
清华大学出版社2006.05.
源代码:
//主程序
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"pcap.h"
//#include"IPNodeList.h"
#pragmacomment(lib,"Wpcap.lib")
#pragmacomment(lib,"Ws2_32.lib")
//IP包的头部包括
structip_header{
unsignedcharver_ihl;//版本号(4位)+头部长度(4位)
unsignedchartos;//服务类型
unsignedshorttlen;//总长度
unsignedshortidentification;//标识
unsignedshortflags_fo;//标志+片偏移
unsignedchartll;//生存时间
unsignedcharproto;//协议
unsignedshortcrc;//校验码
DWORDsaddr;//源地址
DWORDdaddr;//目的地址
unsignedintop_pad;//选项+填充
};
classIPNode
{
private:
longm_lIPAddress;//IP地址
longm_lCount;//发送数据包数
public:
IPNode*pNext;//指向下一个IP结点
//构造函数
IPNode(longsourceIP)
{
m_lIPAddress=sourceIP;
m_lCount=1;//初始化数据包个数为1
}
//数据包个数加1
voidaddCount()
{
m_lCount++;
}
//返回数据包个数
longgetCount()
{
returnm_lCount;
}
//返回IP地址
longgetIPAddress()
{
returnm_lIPAddress;
}
};
//结点链表
classNodeList
{
IPNode*pHead;
IPNode*pTail;
public:
NodeList()
{
pHead=pTail=NULL;
}
~NodeList()
{
if(pHead!
=NULL)
{
IPNode*pTemp=pHead;
pHead=pHead->pNext;
deletepTemp;
}
}
//IP结点加入链表
voidaddNode(longsourceIP)
{
if(pHead==NULL)//当链表为空时
{
pTail=newIPNode(sourceIP);
pHead=pTail;
pTail->pNext=NULL;
}
else//不为空时
{
for(IPNode*pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp->pNext)
{
//如果链表中存在此IP,发送数据包个数加1
if(pTemp->getIPAddress()==sourceIP)
{
pTemp->addCount();
break;
}
}
//如果链表中没有此IP,则加入链表
if(pTemp==NULL)
{
pTail->pNext=newIPNode(sourceIP);
pTail=pTail->pNext;
pTail->pNext=NULL;
}
}
}
//输出IP结点,即IP地址和其他送的IP包的个数
ostream&print(ostream&out)
{
for(IPNode*pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp->pNext)
{
longlTemp=pTemp->getIPAddress();
out<out<getCount()<}
returnout;
}
};
voidmain(intargc,char*argv[])
{
if(argc!
=3)//判断是否正确
{
cout<<"Usage:
IPStatistictimelogfile"<cout<<"Pressanykeytocontinue..."<_getch();
return;
}
doublemin=atof(argv[1]);
pcap_if_t*alldevs;//网络设备结构
pcap_if_t*d,*head=NULL;
pcap_t*fp;//网卡描述
charerrbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];//错误信息
unsignedintnetmask;//子网掩码
charpacket_filter[]="ip";//过滤,选择IP协议
structbpf_programfcode;
structpcap_pkthdr*header;
constunsignedchar*pkt_data;
//获取网络设备列表
if(pcap_findalldevs(&alldevs,errbuf)==-1)
{
cout<<"Errorinpcap_findalldevs:
"<return;
}
inti=1;//网卡数
if(i==0)//无设备
{
cout<<"\nNointerfacesfound!
MakesureWinpacpisinstalled.\n";
return;
}
if(i>=1)
{
intj=0;
for(d=alldevs;d;d=d->next)//列出网卡列表,让用户进行选择
{
cout<<++j<<":
"<name;
if(d->description)
cout<<""<description<}
cout<<"\nEntertheinterfacenumber(1-"<";
intk;
cin>>k;
if(k<1||k>j)
{
cout<<"outofrange"<return;
}
for(d=alldevs,i=1;inext,i++);//找到选择的网卡
head=d;
}
//以混杂模式方式打开网卡
if((fp=pcap_open_live(head->name,1000,1,1000,errbuf))==NULL)
{
cout<<"\nUnabletoopentheadapter."<pcap_freealldevs(alldevs);
return;
}
//获取子网掩码
if(head->addresses!
=NULL)
netmask=((structsockaddr_in*)(head->addresses->netmask))->sin_addr.S_un.S_addr;
else
//没有地址则假设为C类地址
netmask=0xFFFFFF00;
//编译过滤器
if(pcap_compile(fp,&fcode,packet_filter,1,netmask)<0)
{
cout<<"\nUnabletocompilethepacketfilter.Checkthesyntax.\n";
pcap_freealldevs(alldevs);
return;
}
//设置滤波器
if(pcap_setfilter(fp,&fcode)<0)
{
cout<<"\nErrorsettingthefilter.\n";
pcap_freealldevs(alldevs);
return;
}
//显示提示信息及每项的含义
cout<<"\t\tlisteningon"<description<<"..."<ofstreamfout(argv[2],ios:
:
app);//日志记录文件
fout<<"\tIPStatistic:
("<time_ttmp=time(NULL);
fout<cout<<"IPStatistic:
("<fout<<"Sourip"<<"\tpacketnumbers"<//释放设备列表
pcap_freealldevs(alldevs);
NodeListlink;//存储数据用链表
intres;
time_tbeg;
time_tend;
time(&beg);//获取当前时间
while((res=pcap_next_ex(fp,&header,&pkt_data))>=0)
{
time(&end);//获得系统时间
if(end-beg>=min*60)//计算系统时间
break;
if(res==0)
continue;//超时
ip_header*ih;
//找到I头得位置
ih=(ip_header*)(pkt_data+14);//14为以太头的长度
link.addNode(ih->saddr);//将源IP地址加入链表
}
cout<<"SourIP"<<'\t'<<"packetnumbers"<link.print(cout);//输出到屏幕
link.print(fout);//输出到日志
fout<}
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