TCP数据包的发送和接收设计报告.docx
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TCP数据包的发送和接收设计报告
湖北工业大学
课程设计报告
设计题目：
TCP数据包的发送和接收
专业：
计算机科学与技术
班级：
10计科2班
学号：
1010311211
姓名：
吕红杰
指导老师：
涂军
一．设计题目
发送和接收TCP数据包
二．设计要求
1．正确理解题意；
2．具有良好的编程规范和适当的注释；
3．有详细的文档，文档中应包括设计题目涉及的基础知识、设计思路、程序流程图、程序清单、开发中遇到的问题及解决方法、设计中待解决的问题及改进方向。
三．需求分析
TCP是一种面向连接的、可靠的传输层协议。
TCP协议工作在网络层IP协议的基础上。
本课程设计的目的是设计一个发送和接收TCP数据包的程序，其功能是填充一个TCP数据包，发送给目的主机，并在目的主机接收此TCP数据包，将数据字段显示显示在标准输出上。
四．具体设计
1.创建一个原始套接字，并设置IP头选项
SOCKETsock;
sock=socket（AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP）;
或者：
sock=WSASoccket（AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED）;
这里，设置了SOCK_RAW标志，表示我们声明的是一个原始套接字类型。
为使用发送接收超时设置,必须将标志位置位置为WSA_FLAG_OVERLAPPED。
在本课程设计中，发送TCP包时隐藏了自己的IP地址，因此我们要自己填充IP头，设置IP头操作选项。
其中flag设置为ture，并设定IP_HDRINCL选项，表明自己来构造IP头。
setsockopt（sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,（char*）&Flag,sizeof（Flag））;
inttimeout=1000；
setsockopt（sock,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,（char*）&timeout,sizeof（timeout））;
在这里我们使用基本套接字SOL_SOCKET，设置SO_SNDTIMEO表示使用发送超时设置，超时时间设置为1000ms。
2.构造IP头和TCP头
这里，IP头和TCP头以及TCP伪部的构造请参考下面它们的数据结构。
typedefstruct_iphdr//定义IP首部
{
UCHARh_lenver;//4位首部长度+4位IP版本号
UCHARtos;//8位服务类型TOS
USHORTtotal_len;//16位总长度（字节）
USHORTident;//16位标识
USHORTfrag_and_flags;//3位标志位
UCHARttl;//8位生存时间TTL
UCHARproto;//8位协议（TCP,UDP或其他）
USHORTchecksum;//16位IP首部校验和
ULONGsourceIP;//32位源IP地址
ULONGdestIP;//32位目的IP地址
}IP_HEADER;
typedefstructpsd_hdr//定义TCP伪首部
{
ULONGsaddr;//源地址
ULONGdaddr;//目的地址
UCHARmbz;//没用
UCHARptcl;//协议类型
USHORTtcpl;//TCP长度
}PSD_HEADER;
typedefstruct_tcphdr//定义TCP首部
{
USHORTth_sport;//16位源端口
USHORTth_dport;//16位目的端口
ULONGth_seq;//32位序列号
ULONGth_ack;//32位确认号
UCHARth_lenres;//4位首部长度/6位保留字
UCHARth_flag;//6位标志位
USHORTth_win;//16位窗口大小
USHORTth_sum;//16位校验和
USHORTth_urp;//16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;
3.计算校验和的子函数
在填充数据包的过程中，需要调用计算校验和的函数checksum两次，分别用于校验IP头和TCP头部（加上伪头部），其实现代码如下：
USHORTchecksum（USHORT*buffer,intsize）
{
unsignedlongcksum=0;
while（size>1）
{
cksum+=*buffer++;
size-=sizeof（USHORT）;
}
if（size）
{
cksum+=*（UCHAR*）buffer;
}
cksum=（cksum>>16）+（cksum&0xffff）;
cksum+=（cksum>>16）;
return（USHORT）（~cksum）;
}
4.流程图
五．实验内容
1.先用vc++编译运行程序代码
2.用命令指示符运行Debug下的sendTCP
3.输入源ip和端口及目的ip和端口
4.输入发送内容
5.发送完成
六．附代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）
#defineIPVER4//IP协议预定
#defineMAX_BUFF_LEN65500//发送缓冲区最大值
typedefstructip_hdr//定义IP首部
{
UCHARh_verlen;//4位首部长度,4位IP版本号
UCHARtos;//8位服务类型TOS
USHORTtotal_len;//16位总长度（字节）
USHORTident;//16位标识
USHORTfrag_and_flags;//3位标志位
UCHARttl;//8位生存时间TTL
UCHARproto;//8位协议（TCP,UDP或其他）
USHORTchecksum;//16位IP首部校验和
ULONGsourceIP;//32位源IP地址
ULONGdestIP;//32位目的IP地址
}IP_HEADER;
typedefstructtsd_hdr//定义TCP伪首部
{
ULONGsaddr;//源地址
ULONGdaddr;//目的地址
UCHARmbz;//没用
UCHARptcl;//协议类型
USHORTtcpl;//TCP长度
}PSD_HEADER;
typedefstructtcp_hdr//定义TCP首部
{
USHORTth_sport;//16位源端口
USHORTth_dport;//16位目的端口
ULONGth_seq;//32位序列号
ULONGth_ack;//32位确认号
UCHARth_lenres;//4位首部长度/6位保留字
UCHARth_flag;//6位标志位
USHORTth_win;//16位窗口大小
USHORTth_sum;//16位校验和
USHORTth_urp;//16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;
//CheckSum:
计算校验和的子函数
USHORTchecksum（USHORT*buffer,intsize）
{
unsignedlongcksum=0;
while（size>1）
{
cksum+=*buffer++;
size-=sizeof（USHORT）;
}
if（size）
{
cksum+=*（UCHAR*）buffer;
}
cksum=（cksum>>16）+（cksum&0xffff）;
cksum+=（cksum>>16）;
return（USHORT）（~cksum）;
}
intReadData（char*str,intmaxlen）
{
intreadlen=0;
charch=NULL;
if（str==NULL||maxlen<=0）
{
printf（"ReadDataError!
!
!
\n"）;
return0;//failed
}
printf（"InputData（EndByCtrl+Z）:
\n"）;
while（maxlen）
{
ch=getchar（）;
if（ch==EOF）break;
str[readlen++]=ch;
maxlen--;
}
str[readlen]=NULL;
returnreadlen;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
WSADATAWSAData;
SOCKETsock;
IP_HEADERipHeader;
TCP_HEADERtcpHeader;
PSD_HEADERpsdHeader;
charSendto_Buff[MAX_BUFF_LEN];//发送缓冲区
unsignedshortcheck_Buff[MAX_BUFF_LEN];//检验和缓冲区
chartcp_send_data[1000];
intread_data_len=0;
BOOLflag;
intrect,nTimeOver;
if（argc!
=5）
{
printf（"Usage:
SendTcpsoruce_ipsource_portdest_ipdest_port\n"）;
returnfalse;
}
read_data_len=ReadData（tcp_send_data,1000）;
if（read_data_len<=0）return1;
if（WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&WSAData）!
=0）
{
printf（"WSAStartupError!
\n"）;
returnfalse;
}
if（（sock=WSASocket（AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW,NULL,0,
WSA_FLAG_OVERLAPPED））==INVALID_SOCKET）
{
printf（"SocketSetupError!
\n"）;
returnfalse;
}
flag=true;
if（setsockopt（sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,
（char*）&flag,sizeof（flag））==SOCKET_ERROR）
{
printf（"setsockoptIP_HDRINCLerror!
\n"）;
returnfalse;
}
nTimeOver=1000;
if（setsockopt（sock,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,
（char*）&nTimeOver,sizeof（nTimeOver））==SOCKET_ERROR）
{
printf（"setsockoptSO_SNDTIMEOerror!
\n"）;
returnfalse;
}
//填充IP首部
ipHeader.h_verlen=（IPVER<<4|sizeof（ipHeader）/sizeof（unsignedlong））;
ipHeader.tos=（UCHAR）0;
ipHeader.total_len=htons（（unsignedshort）sizeof（ipHeader）+sizeof（tcpHeader）+read_data_len）;
ipHeader.ident=0;//16位标识
ipHeader.frag_and_flags=0;//3位标志位
ipHeader.ttl=128;//8位生存时间
ipHeader.proto=IPPROTO_TCP;//协议类型
ipHeader.checksum=0;//检验和暂时为0
ipHeader.sourceIP=inet_addr（argv[1]）;//32位源IP地址
ipHeader.destIP=inet_addr（argv[3]）;//32位目的IP地址
//计算IP头部检验和
memset（check_Buff,0,MAX_BUFF_LEN）;
memcpy（check_Buff,&ipHeader,sizeof（IP_HEADER））;
ipHeader.checksum=checksum（check_Buff,sizeof（IP_HEADER））;
//构造TCP伪首部
psdHeader.saddr=ipHeader.sourceIP;
psdHeader.daddr=ipHeader.destIP;
psdHeader.mbz=0;
psdHeader.ptcl=ipHeader.proto;
psdHeader.tcpl=htons（sizeof（TCP_HEADER）+read_data_len）;
//填充TCP首部
tcpHeader.th_dport=htons（atoi（argv[4]））;//16位目的端口号
tcpHeader.th_sport=htons（atoi（argv[2]））;//16位源端口号
tcpHeader.th_seq=0;//SYN序列号
tcpHeader.th_ack=0;//ACK序列号置为0
//TCP长度和保留位
tcpHeader.th_lenres=（sizeof（tcpHeader）/sizeof（unsignedlong）<<4|0）;
tcpHeader.th_flag=2;//修改这里来实现不同的标志位探测，2是SYN，1是//FIN，16是ACK探测等等
tcpHeader.th_win=htons（（unsignedshort）16384）;//窗口大小
tcpHeader.th_urp=0;//偏移大小
tcpHeader.th_sum=0;//检验和暂时填为0
//计算TCP校验和
memset（check_Buff,0,MAX_BUFF_LEN）;
memcpy（check_Buff,&psdHeader,sizeof（psdHeader））;
memcpy（check_Buff+sizeof（psdHeader）,&tcpHeader,sizeof（tcpHeader））;
memcpy（check_Buff+sizeof（PSD_HEADER）+sizeof（TCP_HEADER）,
tcp_send_data,read_data_len）;
tcpHeader.th_sum=checksum（check_Buff,sizeof（PSD_HEADER）+
sizeof（TCP_HEADER）+read_data_len）;
//填充发送缓冲区
memset（Sendto_Buff,0,MAX_BUFF_LEN）;
memcpy（Sendto_Buff,&ipHeader,sizeof（IP_HEADER））;
memcpy（Sendto_Buff+sizeof（IP_HEADER）,
&tcpHeader,sizeof（TCP_HEADER））;
memcpy（Sendto_Buff+sizeof（IP_HEADER）+sizeof（TCP_HEADER）,
tcp_send_data,read_data_len）;
intdatasize=sizeof（IP_HEADER）+sizeof（TCP_HEADER）+read_data_len;
//发送数据报的目的地址
SOCKADDR_INdest;
memset（&dest,0,sizeof（dest））;
dest.sin_family=AF_INET;
dest.sin_addr.s_addr=inet_addr（argv[3]）;
dest.sin_port=htons（atoi（argv[4]））;
rect=sendto（sock,Sendto_Buff,datasize,0,
（structsockaddr*）&dest,sizeof（dest））;
if（rect==SOCKET_ERROR）
{
printf（"senderror!
:
%d\n",WSAGetLastError（））;
returnfalse;
}
else
printf（"\nsendok!
\n"）;
closesocket（sock）;
WSACleanup（）;
return1;
}
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