局域网安全管理系统客户端设计与实现.docx

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局域网安全管理系统客户端设计与实现

地方生学员毕业设计报告

报告题目：

局域网安全管理系统客户端的设计与实现

学员姓名：

张欢

学员队别：

四系二十七队

专业名称：

网络工程

指导教员：

夏阳

二〇一一年三月十二日

指导教员对毕业设计报告的评语：

指导教员：

日期：

年月日

室级答辩评语及成绩：

答辩组负责人：

日期：

年月日

专业系意见：

专业系领导：

日期：

年月日

院级答辩评语及成绩：

答辩组负责人：

日期：

年月日

摘要

随着网络技术的不断发展，社会进入了一个信息爆炸的时代，世界也由于网络而变小，人们通过各种技术和工具使交流突破了空间的限制。

在网络技术发展与普及的同时，网络安全问题引起了人们的广泛关注。

因此，研究并开发出一种能够有效地实时捕获网络信息的系统具有极其重要的意义。

基于这一情况，本论文针对网络数据的捕获与数据包信息分析等问题进行了深入的探讨和研究。

本论文逐一介绍了信息捕获中的相关技术及需求分析，在系统设计中对数据包捕获模块、解码数据包模块和数据库信息模块的实现进行了详细讲述。

通过运用WinPcap开发包实现网络数据包的捕获，利用TCP/IP协议的封装理论和自下而上的分析实现了数据包信息的分析，并且将分析出来的信息存入数据库。

另外，还能实现一些功能，如对指定的IP地址进行数据包的捕获，对捕获结果进行显示等。

关键词：

WinPcap；数据捕获；信息分析；局域网

Abstract

Asdevelopmentofthenetworkandtechnology,thesocietycomesintoaageofinformationexplosion.Duetothenetwork,theworldhasbecomesmaller,andpeopleuseallkindsoftechnologiesandtoolstobreakthroughthelimitationofcommunication.Thenetworksecurityhasbeenwidelyconcernedfollowedbythedevelopmentanduniversalofthenetworktechnology.Therefore,itisgreatsignificancethataneffectivereal-timeinterceptionnetworkinformationsystemisstudiedanddeveloped.Basedonthissituation,thisthesisin-depthstudiestocapturethenetworkdataandsoon.Besides,itintroducesrelativetechnologyandtheneedsinformationcapture.Therealizationofthedatacapturemodule,datapacketdecodedmoduleanddatabaseinformationmoduleisdisplayedfordetailinthesystem'sdesign.ThenetworkdatapacketiscapturedthroughWinPcap,somefunctionshasbeenrealized,suchasnetworkdatapacketcapture,datapacketsofinformationanalysisbyusingTCP/IPprotocolencapsulationtheoryandbottom-up,andwillanalyzetheinformationstoredinthedatabase.Simultaneously,thissoftwarewouldalsoincreasessomefunctions,suchasdatapacketcapturebytheIPaddress,maketheresultsandstatistics，displaytheresultsofdatapacketcaptureandsoon.

Keywords:

WinPcap。

datacapture。

informationanalysis。

LAN

引言

1.1课题背景及意义

计算机网络的发展给计算机产业和整个人类的工作、生活方式带来了巨大的变化，特别是信息技术的发展使一个信息缺乏的时代进入了一个信息爆炸的时代，世界也由于Internet而变小。

人们通过各种技术，工具使得交流突破了空间的限制。

全球范围内的网络互联给人们的生活和工作带来了方便，人们正享受网络技术带给我们美好生活。

但同时某些不法分子利用网络的漏洞非法入侵他人的主机系统，有的利用网络盗取他人个人信息，如网上银行帐号密码等，对他人财产安全造成了重大威胁。

据有关资料统计我国每年通过计算网络进行违法行为以30%的速度上升。

面对计算机犯罪越来越多的趋势，及网络上日益泛滥的信息垃圾和污染情况，我国政府未雨绸缪，已经制定了关于互联网络使用的法律法规，网络安全问题已面临着重大挑战。

目前我国正在进行大规模的现代化经济建设，需要使用自己的网络和信息安全系统来保护自己的网络和信息系统，尤其是对于全国性大型计算机网络而言，必须将网络安全和信息安全放在非常重要的地位上，而从长远角度看，这只能依靠我们自己解决。

因此建立网络安全系统是我们现在迫切需求，这项工作对我们来说具有重大的政治和经济意义面对这种形式研究并开发出一种能方便有效的实时监视和捕获可疑网络信息的系统迫在眉睫。

随着信息化程度的提高，使我们从一个封闭的环境进入到一个开放的世界，但我们所担心和关心的问题便是网络安全问题，也就是内部网络安全和外部网络安全的问题。

本课题正是针对这种情况和需求，对实时数据捕获与网络信息监控提出系统设计方案，并对信息过滤和跟踪的方法和技术进行研究，这便是我的论文研究的意义与目的。

1.2本课题研究的相关技术及方法

网络数据捕获技术是获取信息的关键技术，它通过监听技术，过滤技术获取原始数据，根据TCP/IP分层理论进行层层拆解，提取相关协议中的信息。

本毕业设计主要通过使用Winpcap开发包，在VC++环境下编写出了一款简单的软件对数据包信息按TCP协议类型、UDP协议类型和特定IP地址进行分类捕获，捕获出所需要的敏感信息，并且将捕获出来的信息写入数据库。

1.3VisualC++6.0

VisualC++6.0是微软公司推出的开发Win32应用程序（Windows95/98/2000/XP/NT）的、面向对象的可视化集成工具。

它的最大优点就是提供了功能强大的MFC类库，MFC是一个很大的C++类层次结构，其中封装了大量的类及其函数，很多Windows程序所共有的标准内容可以由MFC的类来提供，MFC类为这些内容提供了用户接口的标准实现方法，程序员所要做的就是通过预定义的接口把具体应用程序特有的东西填入这个轮廓，这将简化编程工作，大大的减少程序员编写的代码数量，使编程工作变得更加轻松容易。

1.4Winpcap简介

Winpcap（windowspacketcapture）是Windows平台下一个免费，公共的网络访问系统。

开发Winpcap这个工程的目的在于为win32应用程序提供访问网络底层的能力。

它提供了以下的各项功能：

（1）捕获原始数据报，包括在共享网络上各主机发送/接收的以及相互之间交换的数据报；

（2）在数据报发往应用程序之前，按照自定义的规则将某些特殊的数据报过滤掉；

（3）在网络上发送原始的数据报；

（4）收集网络通信过程中的统计信息。

Winpcap的主要功能在于独立于主机协议（如TCP/IP）而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发收，它仅仅只是监听共享网络上传送的数据报。

Winpcap是Win32平台下的数据包捕获与网络分析架构，由三个模块构成:

NPF,packet.dll,wpcap.dll。

前一个工作在内核层，后两个工作在用户层。

第一个模块是内核部分NPF（NetgroupPacketFilter），在Win95/98中它是一个VXD（虚拟设备驱动程序文件）文件，在WinNT/Win2000下是一个SYS文件。

它的主要功能是过滤数据包，并把这些数据包原封不动地传给用户态模块。

当然也添加了一些系统特定的标志（比如时间戳管理）。

这个过程中包括了一些操作系统特有的代码。

第二个模块packet.dll用来在不同的Win32平台下提供一个通用的公共的包驱动接口。

事实上，不同版本的Windows平台在内核层模块和用户进程之间的接口不完全相同，packet.dll用于解决这些不同。

提供了一套系统独立的API（ApplicationProgrammingInterface应用编程接口），调用packet.dll的程序能够运行在不同版本的Windows平台上而无需重新编译。

packet.dll还有一些附加的功能。

它可执行一些低层操作:

如：

获得网卡名字，动态装载驱动，得到比如机器的网络掩码、硬件冲突等一些系统特定的信息。

第三个模块wpcap.dll是系统无关的，它提供了更高层、抽象的函数。

它包括了一些比如过滤器生成、用户级缓冲等其它的高层函数，增加了比如统计和包发送等更高级的特性。

因此程序员能处理两种类型的API:

一套原始函数集，包含在packet.dll中，直接与内核层调用匹配。

另一套高层函数由wpcap.dll提供，便于用户调用，功能更强大。

程序员能随意使用wpcap.dll，但只能在受限的环境中直接使用packet.dll.

图1WINPCAP结构图

总的说来，Packet.dll直接映射了内核的调用。

Wpcap.dll提供了更加友好、功能更加强大的函数调用。

Winpcap的具体结构图1所示:

Winpcap是用NDIS（Windows的通信协议程序（比如TCP/IP）和网络设备驱动器之间通信的规范）的，将自己注册为一个协议处理驱动。

Wincap的使用非常方便，但是它有一个致命的缺陷就是只适用于共享式以太网络，对于交换式网络下的数据则无能为力。

经过测试，在使用交换机连接的局域网下，Wincap只能监听到本网段内的数据，而对于来自其他网段的数据则无法监听，除非你把probe接到交换机之前或者接到交换机的console口上，不过那样的弊端是显而易见的，所以，Winpcap的应用还是有局限性的。

Winpcap结构图如下：

图2NPFdevicedriver

1基于信息捕获的相关理论基础

2.1TCP/IP协议

TCP/IP（TransferContrcol/InternetProtocol）传输控制协议/网际协议起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究工程，到90年代已发展成为计算机之间最常应用的组网形式。

它是能够在网络中提供可靠的数据传输和无连接的数据报服务的一组协议。

提供可靠数据传输的协议称为传输控制协议TCP，提供网络寻址的协议称为网际协议IP，它只是TCP/IP协议族的其中的两种协议。

TCP/IP协议族是一组不同的协议组合在一起构成的协议族，它是一个真正的开放系统。

现已成为全球互联网中的基础。

基于TCP/IP协议的网络体系结构，TCP/IP协议分为四层如图3所示，每一层分别负责不同的通信功能。