计算机网络课程设计报告Word文件下载.docx
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计算机型号：
联想ThinkPadT430u
处理器型号：
Inteli5主频：
网卡型号：
（1）RealtekPCIeGBE
（2）Broadcom
2、实验软件要求：
操作系统：
Windows10
应用软件：
VisualStudio2015Pro
3、小组成员及分工：
三、实验内容与步骤
1、实验1：
数据包的封装发送和解析（ARP/IP/TCP）
（1）实验内容
1）程序目标：
根据IP帧的结构，封装IP数据包发送到局域网中。
并捕获网络中的IP数据包，解析数据包的内容，并将结果显示，并同时写入日志文件。
2）程序功能：
以命令行形式运行
在标准输出中显示捕获的IP报文的首部字段的内容。
使用winpcap访问网卡，手动封装
定义IP首部的数据结构
填充数据包，发送数据包，捕获数据包
使用winpcap，捕获IP数据包
（2）主要步骤
1）总体设计：
a.获取设备列表并打印，打开所选择的适配器；
b.准备工作：
定义ip相关的结构体、打开要存放结果的文件，设置过滤器，手写ip数据报（内容有无效的MAC源和目的地址，和均为本机地址的ip源地址和目的地址，即发给自己一个ip报文），设置抓到数据报的解析和输出到文件的操作函数（解析ip报，打印并写入文件：
报文的版本、协议、源和目的地址等）。
c.发包、抓包。
d.分析获取的数据。
2）
具体实现：
#defineHAVE_REMOTE
#include"
"
/*4字节的IP地址*/
typedefstructip_address{
u_charbyte1;
u_charbyte2;
u_charbyte3;
u_charbyte4;
}ip_address;
/*IPv4首部*/
typedefstructip_header{
u_charver_ihl;
%s"
++i,d->
name）;
if（d->
description）
printf（"
（%s）\n"
d->
description）;
else
（Nodescriptionavailable）\n"
）;
}
if（i==0）
{
printf（"
\nNointerfacesfound!
MakesureWinPcapisinstalled.\n"
return-1;
printf（"
Entertheinterfacenumber（1-%d）:
i）;
scanf（"
%d"
&
inum）;
if（inum<
1||inum>
i）
\nInterfacenumberoutofrange.\n"
/*释放设备列表*/
pcap_freealldevs（alldevs）;
/*跳转到选中的适配器*/
for（d=alldevs,i=0;
i<
inum-1;
d=d->
next,i++）;
/*打开设备*/
if（（adhandle=pcap_open（d->
name,%sisnotsupportedbyWinPcap\n"
/*打开堆文件*/
dumpfile=pcap_dump_open（adhandle,"
D:
\\"
if（dumpfile==NULL）
fprintf（stderr,"
\nErroropeningoutputfile\n"
/*检查数据链路层，只考虑以太网*/
if（pcap_datalink（adhandle）!
=DLT_EN10MB）
fprintf（stderr,"
nThisprogramworksonlyonEthernet"
if（d->
addresses!
=NULL）
Checkthe"
.\n"
dlen:
%d\n"
timestr,header->
header->
len）;
u.%u.%u]"
ih->
ih->
;
源地址:
[%u.%u.%u.%u]\n"
FILE*fp;
fp=fopen（"
"
a+"
fprintf（fp,"
解析结果：
版本+首部长度:
[%u]"
ver_ihl）;
协议:
proto）;
首部校验和:
crc）;
目的地址:
[%u.%u.%u.%u]"
fclose（fp）;
}
2、实验2：
子网内文件传送
（明确的实验内容）
设计并实现一个局域网内部的文件传送工具，使用TCP协议进行可靠文件传输。
以图形界面运行，不同结点上文件自动同步
（详细的实验步骤（系统/方法/算法等），图文结合）
1）问题定义：
实现一个局域网内的文件传送与聊天的软件
2）需求分析：
局域网内的文件传送应当具备以下功能：
在线用户的及时发现和更新
选择一对一或者一对多对话模式
与选择用户进行聊天和文件传输
用户下线通知与更新用户列表
3）系统设计：
参考飞鸽传书的实现原理，总结设计方案如下：
架构设计：
本系统采用本地应用程序设计，仅适用于在同一局域网的主机通信；
互相发现：
本系统运行时启动局域网广播线程，发出包含主机名称、主机IP以及新加入标识符的广播表明自己新加入；
用户列表：
监听到其他用户的广播信息后更新列表，显示当前在线的用户名和用户IP；
更新列表：
在系统退出时会广播本机信息，标识表明自己离开，其余在线用户接收到信息后更新提示该用户下线；
选择用户：
可以单独选择或者多项选择用户列表中的用户；
发送消息：
选择用户后，在输入框中输入聊天信息，点击“发送”按钮系统会发送UDP数据包给对应用户的ip地址，端口是8011；
接受消息：
系统实时监听8011端口以接受不同用户发来的消息并展示在聊天窗口中；
发送文件：
选择指定用户，点击“发送文件”按钮，选择本机相应文件后，与目标用户建立TCP连接，发送字节流。
端口为8011；
接受文件：
监听到有TCP连接请求时建立实时连接，系统提示用户是否接收文件，选择接收后选择相应路径与文件名后进行接收，接收成功后再聊天窗口显示提示信息。
4）详细设计：
1 局域网用户列表的建立：
软件启动后定时的使用UDP协议向这个广播地址发送广播包,端口设置为8001。
广播包内容包含主机名、IP、标识符等信息，已启动软件的用户通过8001端口收到此广播包后，就会在自己的用户列表中添加这个用户的用户名、IP地址等信息，从而局域网内的本系统用户都能建立起用户列表；
2 传送与接收信息：
传送聊天信息时同样使用UDP协议，用户填写消息后点击按钮调用发送消息的函数，然后通过8011端口发送UDP包。
系统在启动时通过开辟新线程来监听8011端口，时刻监听发送到本机的信息。
3 发送文件：
用户发送文件时建立一个带参数的线程来发送文件，调用相应的TCP发送函数来发送文件，使用的是8001端口，由于协议不同因此与之前的广播并不冲突；
4 接收文件：
软件启动时开启一个线程用来接收文件，此线程在正常工作条件下处于阻塞监听状态，直到收到建立TCP连接的请求，之后提示用户收到文件选择是否接受，之后选择保存路径，进行接收。
5 用户离开：
用户离线时发送一个离线广播包到的8001端口，包中含有LEAVE的标识符，收到此广播包的用户，根据包中的IP地址删除用户列表中相应的用户信息，并在聊天窗口显示“XXX用户已经离开”；
6 聊天记录保存：
考虑到用户有保存聊天记录的需求，在聊天记录右侧点击“保存”按钮，可以将当前聊天记录保存为txt文件到用户指定目录中。
或点击“清空”，清空当前用户聊天记录。
5）具体实现：
（C#）
usingSystem;
using;
usingIPMessage
{
publicpartialclassfrmMain:
Form
ddressFamily==
localIP=[i];
break;
=（）;
returnu;
tart（）;
publicvoidSendMessage（）
if==
（"
请输入你的消息！
elseif==-1）
（"
请选择用户！
else
foreach（objectobjin
stringgetdata=（）;
string[]array=（'
|'
Useru=newUser（）;
=array[0];
=array[1];
Socketsocket=newSocket,,;
IPEndPointiep=newIPEndPoint,8011）;
Userlo=getInfo（）;
stringsend=+"
|"
++"
+byte[]sendM=null;
sendM=xt）|*.txt|Allfiles（*.*）|*.*"
=1;
;
文件已成功保存"
privatevoidbtnClear_Click（objectsender,EventArgse）
=null;
privatevoidtbSend_Enter（objectsender,EventArgse）
privatevoidtbSend_KeyDown（objectsender,KeyEventArgse）
（）;
四：
实验结果与分析
实验一
结果
运行程序后，命令窗口首先列出本地网卡列表，在本机测试时，检测出5个网卡，其中序号为3的网卡为以太网卡，序号为4的网卡为无线网卡。
图1-1设备列表信息（1、2、5为本机虚拟机网卡）
当前连接状态为无线连接，因此选择4，窗口提示：
”listeningonNetworkadapter‘Microsoft’onlocalhost…”开始监听，提示”Sendsuccessed”提示手写数据包发送成功，紧接着可以看到抓取到的数据包中包含之前发送的手写数据包，抓取IP包成功。
图1-2实时抓包画面
程序在后台将抓包结果写入文本文档中便于仔细查看：
图1-3抓包解析结果
分析
实验结果展示了设计功能已实现，并且在解析文本中显示成功抓取到手动封装的IP数据包，使用WireShake与解析数据一一进行比对，结果相同，整体来说较好的完成了预期目标。
实验二
双击系统图标，系统运行，检测到本机上线，在列表中显示本机信息，聊天窗口中提示本机上线。
图2-1新用户上线
在列表中选择要联系的主机，在发送窗口点击鼠标，输入要发送的信息敲击“回车”或点击“发送”，即在聊天窗口提示聊天记录。
图2-2聊天
选择用户，点击发送文件（本系统必须首先选择用户，否则无法发送），在打开文件的弹窗中选择要发送的文件，点击确定，文件即开始传送。
图2-3发送文件和接收
接受用户收到连接请求后收到提示，选择接收文件后并选择保存目录后，文件开始传输，传输完毕在聊天窗口提示文件接受成功。
同时显示文件保存目录。
图2-4接收文件成功
需要对聊天记录保存时，点击保存，即可将聊天记录保存为txt文本文件。
图2-5保存聊天记录
本系统基本实现了预期的各项功能，在同样使用UDP连接的列表建立和聊天中，为了避免发生接收误判，将其分为两个不同的端口进行处理。
此外在使用TCP连接传输文件的实现中，发现无法将文件的信息如文件名、文件类型、文件大小等与文件本身一并发送，需要发送两次数据方可实现。
在多用户的发送测试中，聊天发送与单用户类似，但在文件发送即使用TCP传输时需要选择好建立连接的时机和相应线程的建立，否则将出现意想不到的后果。
五：
结论（讨论）
1、实验结论
通过网络软件编程的实践，巩固了计算机网络课上学习到的IP、UDP、TCP等重要网络协议的工作机制和实现过程，通过自己动手编程封装与发送这些数据包，加深了对网络协议的理解。
通过局域网内文件传输和数据传输的实现，进一步体会到UDP协议在面向无连接状态下传播快速的优点，以及TCP建立的可靠连接在保证文件传输稳定过程中的重要作用。
在实际的网络编程中应当灵活运用不同协议的特点进行连接和传输。
2、讨论
在题目二使用广播来建立用户列表时遇到了问题，按照设计预期，系统应该在刚启动时发送一次广播就可以了，但实际上会出现有些软件收不到这些广播，导致不能发现这个刚上线的用户，解决方法是启动好不断发送广播。
同样的问题出现在用户下线时，因为这里只发送一次广播，会导致其他用户的列表上的这个用户一段时间后才会被移除，有的收不到的话就不移除。
这与我们的预期存在一定的差距，未解决这一问题我们还需要进一步的学习。
在多线程编程中发现如果将监听和广播作为摸个线程不间断运行，将可能导致对现有网络资源的抢占，添加线程睡眠（）后，此问题得到解决
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