计算机网络课程设计实验报告.docx

1、计算机网络课程设计实验报告中南大学课程设计报告课程：计算机网络课程设计 题目：基于Winpcap的网络流量统计分析指导教师：张伟第1章 总体设计 1、实体类设计 -P32、功能类设计 -P33、界面设计 -P3第2章 详细设计 1、实体类实现 -P42、功能类实现 -P43、界面实现 -P5第3章 源代码清单及说明 一、CaptureUtil.java -P7 二、MyPcapPacketHandler.java -P9 三、PacketMatch.java -P9 四、Windows.java -P13第4章 运行结果 -P19第五章 心得体会 -P21第1章 总体设计1、实体类设计TCP、

2、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五个包的数据结构设计2、功能类设计（1）网卡获取（2）包的抓捕（3）包的处理3、界面设计（1）布局（2）按钮功能连接第2章 第二章 详细设计一、实体类实现TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五个包的数据结构设计。本程序采用Java编写，基于win10pcap。Win10pcap是winpcap在win10系统上的适用版本。Java对于winpcap使用jnetpcap进行支持。对于TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五种类型的包，在jnetpcap的jar包中大部分已经封装好了相关的实体类型。对应如下：ARP 实体类：UPD 实体类：IP 实

3、体类：TCP 实体类：UDP 实体类： 而对于其中的广播数据包，其判断我利用捕获到的IP包的目的地址进行判断，若其目的地址为，则认为其为广播数据包。2、功能类实现（1）网卡获取电脑上的包的发送与接受都得通过网卡来进行，所以为了完成局域网数据包的捕获和统计，我首先要做的是获取到电脑上的网卡列表，然后选择一个网卡进行包的捕获。而相关代码在jnetpcap的官网的示例代码1中可以找到，从中可以学习到的是jnetpcap的各种使用方法。在我电脑上可以捕获到三个网卡，一个是本机自身的物理网卡，另外两个是虚拟机模拟出的虚拟网卡。（2）包的抓捕Jnetpcap中包的抓捕也是有着固定的格式的，这在官网的示例代

4、码中也是可以找到的，只要设置好相关的参数，就可以进行抓捕具体方法如下，利用Pcap对象的loop方法。就是实例化一个Pcap对象，然后调用其loop方法。第一个参数arg0 代表循环次数，第二个参数就是传入一个PcapPaketHandler或其子类的对象，这个对象类型是要由我们自己编写的对包处理的方法。（3）包的处理在这里对捕获的包的处理我是编写了一个PcapPacketHandler的子类，然后重写了nextPacket()方法。在这个方法里我把捕获到的包当作参数传递个具体的处理方法packetMatch.handlePacket(packet)。packetMatch.handlePac

5、ket(packet)方法是由我自己编写的。handlePacket是packetMatch的一个静态方法，可以直接调用。在这个方法里面，它会把捕获到的包的包头和TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五种类型的包的包头进行一一比较，以确认是否抓到了了相对应的包。这儿还用到的就是jnetpcap的内部的一个方法，就是packet.hasHeader(arg0)，通过在arg0传入已在jnetpcap里封装好的包的类型的实例，可以很好的判断该包是属于什么包类型的，是TCP、UPD、ICMP、ARP还是广播数据包。然后内部对于各种包的信息的输出也有很好的支持，可以直接使用相应的toString

6、方法，就可以输出各种相关信息。（4）网络流量统计对于各个捕获到的包，分别针对各种类型的包设计了一个Double变量用于统计其传送过来相应包头的大小，并在停止抓包后将统计的数据输出在最下方的TextArea里面。3、界面实现本程序在设计GUI时使用了Java的一个很好的插件WindowBuilder。（1）布局一开始使用Border Layout布局，安排好各个按钮位置，文本框位置。后来采用Absolute layout，并将窗口大小固定化。在布局的最上方是一个JToolBar的实例对象，其中放置有选择网卡、开始抓包、停止抓包、清空记录等四个选项，中间是两个带滚动条的多行文本框，左边的用于显示捕

7、获的包的列表，右边用于显示左边的我们选中的包的具体信息。最下方会在停止抓包按钮生效后输出总的抓包情况。（2）按钮功能连接在布局的最上方是一个JToolBar的实例对象，其中放置有选择网卡、开始抓包、停止抓包、清空记录等四个选项，其中选择网卡的功能具体由JComboBox（多文本选择框）上的选项决定，这个多文本选择框监听着 网卡获取的方法，它会从该方法获得一个网卡列表，然后将其文本输出。开始抓包的方法所对应的事件是抓包的事件，并且该抓包事件是个并发的进程。因为如果不将其设置为并发进程，其会使其它事件一直阻塞，甚至连停止抓包都做不到。停止抓包的事件其实是改变了开始抓包中的一个标志位，让其为假。该标

8、志为为真，抓包程序会一直进行，该标志为为假，抓包停止。下方两个文本框，左边的文本框监听的是开始抓包这个事件，当这个事件开始，这个事件会向文本框传输捕获到的包的列表，然后让其显示。而右边的文本框监听的是左边文本框我们选中的内容的相应事件。因为对于我们捕获到的包我进行了编号，当我们在左边的文本框选中了一个包之后，左边的文本框对应的包的序号会被右边的文本框获取，用于在一个列表中根据序号查找到相对应的包的详细内容，然后将其输出。统计功能的实现是在每个包的具体处理时，在处理包的方法类中已经有定义好几个静态变量用于计数，每个包具体处理时，将相对应的包类型数量加一即可。还定义了其它的变量用于统计流量大小，也

9、是在每个包具体处理时，将相对应的包的大小加到相对应的静态变量上即可。第3章 源代码清单及说明CaptureUtil.java/该类负责网卡列表的获取、包的捕获、抓包程序的停止package util;importimportimportimportimport entity.Windows;public class CaptureUtil extends Thread private static boolean flag=true; public static int number=2; private static StringBuilder errbuf = new StringBuil

10、der(); / 用于存储任何错误信息 /此方法用于获取设备上的网卡设施 public static ArrayList CaptureNet() CaptureUtil.flag=false; /下面有部分代码来自jnetpcap官网的实例 ArrayList alldevs = new ArrayList(); / 用于存储搜索到的网卡 /取得设备列表 int r = Pcap.findAllDevs(alldevs, errbuf); if (r = Pcap.NOT_OK | alldevs.isEmpty() JOptionPane.showMessageDialog(null,er

11、rbuf.toString(),错误,JOptionPane.ERROR_MESSAGE); return null; return alldevs; /此方法用于选取网卡并捕获包 public static void CapturePacket(ArrayList alldevs) CaptureUtil.flag=true; PcapIf device = alldevs.get(number); .getDescription();*/ /打开选中的设备 int snaplen = Pcap.DEFAULT_SNAPLEN;/ 默认长度为65535 int flags = Pcap.MO

12、DE_PROMISCUOUS; / 混杂模式,扑获所有类型的包 int timeout = 10 * 1000; / 10 seconds in millis Pcap pcap = Pcap.openLive(device.getName(), snaplen, flags, timeout, errbuf); if (pcap = null) JOptionPane.showMessageDialog(null,errbuf.toString(),错误,JOptionPane.ERROR_MESSAGE); return; PacketMatch packetMatch = PacketM

13、atch.getInstance(); MyPcapPacketHandler myhandler = new MyPcapPacketHandler(); while(CaptureUtil.flag) pcap.loop(1, myhandler, /njnetpcap); pcap.close(); public void run() CaptureUtil.CapturePacket(CaptureUtil.CaptureNet(); public static void StopCapturePacket() CaptureUtil.flag=false; public static

14、 void ClearPacket() PacketMatch.numberOfPacket=0; PacketMatch.hm.clear(); Windows.lItems.clear(); PacketMatch.numberOfArp=0; PacketMatch.numberOfTcp=0; PacketMatch.numberOfUdp=0; PacketMatch.numberOfIcmp=0; PacketMatch.numberOfWideSpread=0; MyPcapPacketHandler.java/该类是PcapPacketHandler的子类，重写了nextPac

15、ket方法package util;importimportpublic class MyPcapPacketHandler implements PcapPacketHandler Override public void nextPacket(PcapPacket packet, Object arg1) PacketMatch packetMatch = PacketMatch.getInstance(); packetMatch.handlePacket(packet); PacketMatch.java/该类是包处理package util;import entity.Windows

16、;public class PacketMatch public static HashMap hm=new HashMap(); public static int numberOfPacket=0; private static PacketMatch pm; private Icmp icmp = new Icmp(); private Tcp tcp = new Tcp(); private Udp udp = new Udp(); private Arp arp= new Arp(); private Ip4 ip4=new Ip4(); public static double t

17、otalOfIcmp=0; public static double totalOfTcp=0; public static double totalOfUdp=0; public static double totalOfArp=0; public static double totalOfSpread=0; public static double totalOfIp=0; public static int numberOfWideSpread=0; public static int numberOfUdp=0; public static int numberOfTcp=0; pub

18、lic static int numberOfIcmp=0; public static int numberOfArp=0; public static PacketMatch getInstance() if (pm = null) pm = new PacketMatch(); return pm; public void handlePacket(PcapPacket packet) /以下四个包都已可以正确捕获 PacketMatch.totalOfIp+=packet.getTotalSize()/(1024.0*1024.0); if (packet.hasHeader(icmp

19、) handleIcmp(packet); if (packet.hasHeader(arp) handleArp(packet); if (packet.hasHeader(tcp) handleTcp(packet); if (packet.hasHeader(udp) handleUdp(packet); /广播数据包的捕获 if (packet.hasHeader(ip4) handleIp4(packet); /*以下为实验IP地址的获取 packet.getHeader(ip4); byte destinations=new byte4; ip4.destinationToByte

20、Array(destinations); byte sources=new byte4; ip4.sourceToByteArray(sources); */ private void handleIp4(PcapPacket packet) packet.getHeader(ip4); /这是一个广播数据包 hm.put(numberOfPacket, 这是一个广播数据包!); numberOfWideSpread+; totalOfSpread+=ip4.getLength()/1024.0; numberOfPacket+; private void handleUdp(PcapPack

21、et packet) packet.getHeader(udp); hm.put(numberOfPacket, udp.toString(); numberOfUdp+; totalOfUdp+=udp.getLength()/1024.0; numberOfPacket+; private void handleTcp(PcapPacket packet) packet.getHeader(tcp); hm.put(numberOfPacket, tcp.toString(); numberOfTcp+; totalOfTcp+=tcp.getLength()/1024.0; number

22、OfPacket+; private void handleIcmp(PcapPacket packet) packet.getHeader(icmp); hm.put(numberOfPacket, icmp.toString(); numberOfIcmp+; totalOfIcmp+=icmp.getLength()/1024.0; numberOfPacket+; private void handleArp(PcapPacket packet) packet.getHeader(arp); hm.put(numberOfPacket, arp.toString(); numberOf

23、Arp+; totalOfArp+=arp.getLength()/1024.0; numberOfPacket+; /以下函数将Int类型转化为Ip地址 public static String intToIp(int ipInt) return new StringBuilder().append(ipInt24)&0xff).append(.).append (ipInt16)&0xff).append(.).append (ipInt8)&0xff).append(.).append (ipInt&0xff).toString(); Windows.java/该类是GUI界面设计pac

24、kage entity;import util.CaptureUtil;import util.PacketMatch;public class Windows extends JFrame private JPanel contentPane; private final Action action = new SwingAction(); private final Action action_1 = new SwingAction_1(); private final Action action_2 = new SwingAction_2(); public static Default

25、ListModel lItems=new DefaultListModel(); private JList list = new JList(lItems); private final Action action_3 = new SwingAction_3(); private JScrollPane jsp1=new JScrollPane(list); private JTextArea textArea = new JTextArea(); private JScrollPane jsp2=new JScrollPane(textArea); private JTextArea te

26、xtArea_1 = new JTextArea(); /* * Launch the application. */ public static void main(String args) EventQueue.invokeLater(new Runnable() public void run() try Windows frame = new Windows(); frame.setVisible(true); catch (Exception e) e.printStackTrace(); ); /* * Create the frame. */ public Windows() s

27、etTitle(u6293u5305); setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); setBounds(100, 100, 692, 477); contentPane = new JPanel(); contentPane.setBorder(new EmptyBorder(5, 5, 5, 5); setContentPane(contentPane); contentPane.setLayout(null); this.setResizable(false); JToolBar toolBar = new JToolBar(); to

28、olBar.setBounds(5, 5, 666, 23); contentPane.add(toolBar); JButton button = new JButton(u9009u62E9u7F51u5361); toolBar.add(button); final JComboBox comboBox = new JComboBox(); comboBox.addActionListener(new ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) String net=(String)comboBox.getSel

29、ectedItem(); ArrayList alldevs=CaptureUtil.CaptureNet(); int i=0; for (PcapIf device : alldevs) if(net.equals(device.getDescription() CaptureUtil.number=i; CaptureUtil.StopCapturePacket(); i+; ); comboBox.addItemListener(new ItemListener() public void itemStateChanged(ItemEvent arg0) ); toolBar.add(