网络流量在线分析系统的设计与实现.docx
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综合实训报告
题目：
网络流量在线分析系统的设计与实现
信息学院计算机科学系
目录
一、实训目的………………………………………………3
二、实训内容………………………………………………3
三、主要设备及环境………………………………………3
四、设计与步骤……………………………………………4
五、过程与调试……………………………………………22
六、整理与小结……………………………………………23
七、参考文献………………………………………………24
八、附录……………………………………………………25
一、实训目的
设计并实现一个网络流量的分析系统。
该系统具有以下功能：
（1）实时抓取网络数据。
（2）网络协议分析与显示。
（3）将网络数据包聚合成数据流，以源IP、目的IP、源端口、目的端口及协议等五元组的形式存储。
（4）计算并显示固定时间间隔内网络连接（双向流）的统计量（如上行与下行的数据包数目，上行与下行的数据量大小等）。
在这些统计数据的基础上分析不同网络应用的流量特征。
二、实训内容
（1）能够实时抓取网络中的数据包。
并实时显示在程序界面上。
用户可自定义过滤条件以抓取所需要的数据包。
（2）分析各个网络协议格式，能够显示各协议字段的实际意义。
例如，能够通过该程序反映TCP三次握手的实现过程。
（3）采用Hash链表的形式将网络数据以连接（双向流）的形式存储。
（4）计算并显示固定时间间隔内网络连接（双向流）的统计量（如上行与下行的数据包数目，上行与下行的数据量大小等）。
例如，抓取一段时间（如30分钟）的网络流量，将该段时间以固定时长（如1分钟）为单位分成若干个时间片，计算网络连接在每一个时间片内的相关统计量。
并在上述统计数据的基础上分析不同应用如WEB、DNS、在线视频等服务的流量特征。
注意，可根据实际的流量分析需要自己定义相关的统计量。
三、主要设备及环境
硬件设备：
（1）台式计算机或笔记本计算机（含网络适配器）
软件设备：
（2）Windows操作系统
（3）网络数据包捕获函数包，Windows平台为winpcap
（4）编程语言选用C/C++。
（5）编程环境为codeblocks
四、设计与步骤
（1）设计代码检索机器所连接的所有网络适配器，并在屏幕中显示适配器的名称和详细信息，用户可以输入适配器编号选择指定的适配器用来捕获包，如果没有找到适配器，提示用户检查WinPcap是否安装，代码与结果显示如下：
/*setthesource*/
if（pcap_createsrcstr（source,PCAP_SRC_IFLOCAL,NULL,NULL,NULL,errbuf）==-1）{
printf（"%s\n",errbuf）;
exit（-1）;
}
printf（"source:
%s",source）;
/*findalldevices*/
if（pcap_findalldevs_ex（source,NULL,&alldevs,errbuf）==-1）{
printf（"%s\n",errbuf）;
exit（-1）;
}
/*chooseonedevices*/
d=alldevs;
while（d!
=NULL）{
printf（"%s,%s\n",d->name,d->description）;
d=d->next;
}
printf（"chooseadevice[numberbetween1to4]:
"）;
scanf（"%d",&i）;
d=alldevs;
while（--i）
d=d->next;
printf（"\n----------------------------------------------\n"）;
printf（"selecteddevice:
%s\n",d->name）;
实验结果显示如下：
（2）选择指定适配器后，调用ifprint（）;函数计算本机的IP地址、掩码、广播地址、目标地址等信息，并用声明staticcharb;用来记录本机IP地址，为接下来查找Hash表判断流量包的流向做准备：
voidifprint（pcap_if_t*d）
{
pcap_addr_t*a;
/*名称*/
//printf（"%s\n",d->name）;
/*描述*/
if（d->description）
printf（"\tDescription:
%s\n",d->description）;
/*回环地址*/
printf（"\tLoopback:
%s\n",（d->flags&PCAP_IF_LOOPBACK）?
"yes":
"no"）;
/*IP地址*/
for（a=d->addresses;a;a=a->next）
{
printf（"\tAddressFamily:
#%d\n",a->addr->sa_family）;
switch（a->addr->sa_family）
{
caseAF_INET:
printf（"\tAddressFamilyName:
AF_INET\n"）;
if（a->addr）
/*Y-IP地址*/
{
printf（"\tAddress:
%s\n",iptos（（（structsockaddr_in*）a->addr）->sin_addr.s_addr））;
b=iptos（（（structsockaddr_in*）a->addr）->sin_addr.s_addr）;
}
if（a->netmask）
/*Y-掩码*/
printf（"\tNetmask:
%s\n",iptos（（（structsockaddr_in*）a->netmask）->sin_addr.s_addr））;
if（a->broadaddr）
/*Y-广播地址*/
printf（"\tBroadcastAddress:
%s\n",iptos（（（structsockaddr_in*）a->broadaddr）->sin_addr.s_addr））;
if（a->dstaddr）
/*Y-目标地址*/
printf（"\tDestinationAddress:
%s\n",iptos（（（structsockaddr_in*）a->dstaddr）->sin_addr.s_addr））;
break;
default:
/*未知*/
printf（"\tAddressFamilyName:
Unknown\n"）;
break;
}
}
printf（"\n"）;
}
/*来自tcptracert,把数字IP地址转换为点格式*/
#defineIPTOSBUFFERS12
char*iptos（u_longin）
{
staticcharoutput[IPTOSBUFFERS][3*4+3+1];
staticshortwhich;
u_char*p;
p=（u_char*）∈
which=（which+1==IPTOSBUFFERS?
0:
which+1）;
sprintf（output[which],"%d.%d.%d.%d",p[0],p[1],p[2],p[3]）;
returnoutput[which];
}
结果显示如下：
（3）接收到用户输入的适配器编号，打开指定适配器：
/*openonedevice*/
cap_ins_des=pcap_open（d->name,65536,PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,1000,NULL,errbuf）;
if（cap_ins_des==NULL）{
printf（"%s\n",errbuf）;
pcap_freealldevs（alldevs）;
exit（-1）;
}
（4）打开指定文件存储捕获的数据包：
/*openafiletodumpdata*/
dumpfp=pcap_dump_open（cap_ins_des,"traffic1"）;
if（dumpfp==NULL）{
printf（"Erroronopeningoutputfile\n"）;
exit（-1）;
}
（5）在main（）函数开始做一个声明，方便用户自由选择过滤规则，声明如下：
intswitchnum;
chart1[]="ip";//ip过滤规则
chart2[]="ipandtcp";//tcp过滤规则
chart3[]="ipandudp";//udp过滤规则
chart4[]="";//mac帧过滤
charpacket_filter[100]; //thefilter
设置过滤规则时使用swich（）语句判断用户输入的编号，是对应的编号与对应的过滤规则相一致：
/*openafiletodumpdata*/
dumpfp=pcap_dump_open（cap_ins_des,"traffic1"）;
if（dumpfp==NULL）{
printf（"Erroronopeningoutputfile\n"）;
exit（-1）;
}
/*getthenetmask,usedatcompilingthefilter*/
if（d->addresses!
=NULL）
netmask=（（structsockaddr_in*）（d->addresses->netmask））->sin_addr.S_un.S_addr; /*@#$%^&*!
*/
else
netmask=0xffffff; /*255.25.255.0*/
//netmask=0;
/*选择过滤规则*/
printf（"\n----------------------------------------------\n"）;
printf（"%d:
%s\n",1,"IP协议"）;
printf（"%d:
%s\n",2,"IP和TCP协议"）;
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