计算机网络课程设计数据包发送和接受程序的实现.docx

1、计算机网络课程设计数据包发送和接受程序的实现计算机网络课程设计 题 目 数据包发送和接受程序的实现 学 院 计算机学院 2012年12月21日数据包发送和接受程序的实现一、设计题目与要求1.设计题目发送TCP数据包2.设计要求本设计的功能是填充一个TCP数据包，并发送给目的主机。1）以命令行形式运行：SendTCP source_ip source_port dest_ip dest_port，其中SendTCP是程序名，source_ip为源端IP地址，source_port为源端口号，dest_ip为目的地址，dest_port为目的端口号。2）其他的TCP头部参数请自行设定。3）数据字段

2、为“This is my homework of network,I am happy!”。4）成功发送后在屏幕上输出“send OK”。三、详细设计本课程设计的目标是发送一个TCP数据包，可以利用原始套接字来完成这个工作。整个程序由初始化原始套接字和发送TCP数据包两个部分组成。当应用进程需要通过TCP发送时，它就将此应用层报文传送给执行TCP协议的传输实体。TCP传输实体将用户数据加上TCP报头，形成TCP数据包，在TCP数据包上增加IP头部，形成IP包。如图-1显示的是TCP数据包和IP包得关系。TCP协议的数据传输单位称为报文段，其格式如图-2所示。报文段报头的长度是20B60B,选项

3、部分长度最多为40B。TCP报文段主要包括以下字段。端口号：端口号字段包括源端口号和目的端口号。每个端口号的长度是16位，分别表示发送该TCP包的应用进程的端口号和接收该TCP包的应用进程的端口号。 IP数据图-1 TCP数据包加上IP报头形成IP包序号：长度为32位。由于TCP协议是面向数据流的，它所传送的报文段可以视为连续的数据流，因此需要给每一字节编号。序号字段的“序号”指的是本报文段数据的第一个字节的序号。确认号：该字段的长度为32位，它表示接收端希望接收下一个TCP包的第一个字节的序号。报文长度：该字段长度为4位。TCP报文长度是以4B为一个单元来计算的，实际上报文长度在20B60B

4、之间。因此这个字段的值在515之间。选项及填充图-2 TCP数据包头部的格式保留：长度为6位，留做今后使用，目前全部置0.控制：这个字段定义了6种不同的标志，每一个标志占一位，在同一时间可以设置一位或多位。URG位为1时，表明应尽快把数据传送给应用程序，否则表明允许数据在缓存中存放一段时间。RST位为1时，表明要强制切断连接。SYN位为1时，表明有确立连接的请求，这时，把序号字段的初始值作为序号字段的值，以便开始通信。FIN位为1时，表明发送放已经没有数据发送了。窗口大小：长度为16位，指向必须紧急处理的数据的位置，因此最多能够传送的数据为65535B。紧急指针：该字段长度为16，指向必需紧急

5、处理的位置，只有当标志URG=1时紧急指针才生效。从TCP报头后面的报文数据开始，到紧急指针所指出长度的数据，就是必须紧急处理的数据。选项： 该字段可以多达40B，包括单字节选项和多字节选项。校验和：该字段长度为16位，校验和的校验范围包括伪头部，TCP报头以及应用层来的数据。其计算方法与IP协议头部校验和的计算方法一样。伪头部为12B，它本身并不是TCP数据包的真头部，只是在计算校验和时，临时和TCP数据包连接在一起。伪头部的格式如图-3所示0 8 16 24 31源IP地址目的IP地址00000000协议号（6）TCP长度1.创建一个原始套接字，并设置IP头选项SOCKET sock; s

6、ock = 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(

7、sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&Flag, sizeof(Flag);int timeout=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。typedef struct _iphdr /定义IP首部 UCHAR h_lenver

8、; /4位首部长度+4位IP版本号 UCHAR tos; /8位服务类型TOS USHORT total_len; /16位总长度（字节） USHORT ident; /16位标识 USHORT frag_and_flags; /3位标志位 UCHAR ttl; /8位生存时间 TTL UCHAR proto; /8位协议 (TCP, UDP 或其他) USHORT checksum; /16位IP首部校验和 ULONG sourceIP; /32位源IP地址 ULONG destIP; /32位目的IP地址 IP_HEADER; typedef struct psd_hdr /定义TCP伪首

9、部 ULONG saddr; /源地址 ULONG daddr; /目的地址 UCHAR mbz; /没用UCHAR ptcl; /协议类型 USHORT tcpl; /TCP长度 PSD_HEADER; typedef struct _tcphdr /定义TCP首部 USHORT th_sport; /16位源端口 USHORT th_dport; /16位目的端口 ULONG th_seq; /32位序列号 ULONG th_ack; /32位确认号 UCHAR th_lenres; /4位首部长度/6位保留字 UCHAR th_flag; /6位标志位 USHORT th_win; /1

10、6位窗口大小 USHORT th_sum; /16位校验和 USHORT th_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：USHORT checksum(USHORT *buffer, int size) unsigned long cksum=0; while(size 1) cksum+=*buffer+; size -=sizeof(USHORT); if(size ) cksum += *(UCHAR*)buffer;

11、cksum = (cksum 16) + (cksum & 0xffff); cksum += (cksum 16); return (USHORT)(cksum);4.流程图4、调试分析本程序流程简单，调试过程中没有出现大的问题。调试过程中没有出现重大的语法错误，主要是运行的结果不理想，和预期的结果有差距。填充数据包的程序部分是不容易出错的。至于数据包的发送，由于是利用函数sendto()来实现的，而sendto()是面向UDP的,将协议类型修改为UDP(Header.proto=IPPROTO_UDP;)后，调试运行成功，问题得到解决。调试时，要添加#include #include #p

12、ragma comment(lib,ws2_32.lib)不然编译出错。5、使用说明输入:sendtcp 192.168.1.123 100 192.168.1.124 200 ，然后回车，出现send ok！表示已经正确发送。6、源代码#include #include #include #include #include #include #include #include #pragma comment(lib,ws2_32.lib)#define IPVER 4 /IP协议预定#define MAX_BUFF_LEN 65500 /发送缓冲区最大值typedef struct ip_h

13、dr /定义IP首部 UCHAR h_verlen; /4位首部长度,4位IP版本号 UCHAR tos; /8位服务类型TOS USHORT total_len; /16位总长度（字节） USHORT ident; /16位标识 USHORT frag_and_flags; /3位标志位 UCHAR ttl; /8位生存时间 TTL UCHAR proto; /8位协议 (TCP, UDP 或其他) USHORT checksum; /16位IP首部校验和 ULONG sourceIP; /32位源IP地址 ULONG destIP; /32位目的IP地址 IP_HEADER; typede

14、f struct tsd_hdr /定义TCP伪首部 ULONG saddr; /源地址 ULONG daddr; /目的地址 UCHAR mbz; / UCHAR ptcl; /协议类型 USHORT tcpl; /TCP长度 PSD_HEADER; typedef struct tcp_hdr /定义TCP首部 USHORT th_sport; /16位源端口 USHORT th_dport; /16位目的端口 ULONG th_seq; /32位序列号 ULONG th_ack; /32位确认号 UCHAR th_lenres; /4位首部长度/6位保留字 UCHAR th_flag;

15、/6位标志位 USHORT th_win; /16位窗口大小 USHORT th_sum; /16位校验和 USHORT th_urp; /16位紧急数据偏移量 TCP_HEADER; /CheckSum:计算校验和的子函数 USHORT checksum(USHORT *buffer, int size) unsigned long cksum=0; while(size 1) cksum+=*buffer+; size -=sizeof(USHORT); if(size) cksum += *(UCHAR*)buffer; cksum = (cksum 16) + (cksum & 0xf

16、fff); cksum += (cksum 16); return (USHORT)(cksum); int main(int argc, char* argv) WSADATA WSAData; SOCKET sock; IP_HEADER ipHeader; TCP_HEADER tcpHeader; PSD_HEADER psdHeader; char Sendto_BuffMAX_BUFF_LEN; /发送缓冲区 unsigned short check_BuffMAX_BUFF_LEN; /检验和缓冲区 const char tcp_send_data=This is my home

17、work of networt,I am happy!; BOOL flag; int rect,nTimeOver; if (argc!= 5) printf(Useage: sendtcp soruce_ip source_port dest_ip dest_port n); return false; if (WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &WSAData)!=0) printf(WSAStartup Error!n); return false; if(sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW,NULL,0,WSA_F

18、LAG_OVERLAPPED)=INVALID_SOCKET) printf(Socket Setup Error!n); return false; flag=true; /设置选项值 IP_HDRINCL为要设置的选项值 if(setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char*)&flag,sizeof(flag)=SOCKET_ERROR) printf(setsockopt IP_HDRINCL error!n); return false; nTimeOver=1000; /设置选项值 SO_SNDTIMEO为要设置的选项值 if (setsoc

19、kopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (char*)&nTimeOver, sizeof(nTimeOver)=SOCKET_ERROR) printf(setsockopt SO_SNDTIMEO error!n); return false; /填充IP首部 ipHeader.h_verlen=(IPVER4 | sizeof(ipHeader)/sizeof(unsigned long); ipHeader.tos=(UCHAR)0; ipHeader.total_len=htons(unsigned short)sizeof(ipHeader)+siz

20、eof(tcpHeader)+sizeof(tcp_send_data); 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_UDP; /协议类型 ipHeader.checksum=0; /检验和暂时为0 ipHeader.sourceIP=inet_addr(argv1); /32位源IP地址 ipHeader.destIP=inet_addr(argv3); /32位目的IP地址 /计算IP头部检验和 memset(chec

21、k_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)+sizeof

22、(tcp_send_data); /填充TCP首部 tcpHeader.th_dport=htons(atoi(argv4); /16位目的端口号 tcpHeader.th_sport=htons(atoi(argv2); /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(unsigned long)4|0); tcpHeader.th_flag=2; /修改这里来实现不同的标志位探测，2是SYN

23、，1是/FIN，16是ACK探测 等等 tcpHeader.th_win=htons(unsigned short)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_

24、Buff+sizeof(PSD_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER),tcp_send_data,sizeof(tcp_send_data); tcpHeader.th_sum=checksum(check_Buff,sizeof(PSD_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER)+sizeof(tcp_send_data); /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_

25、HEADER),&tcpHeader,sizeof(TCP_HEADER); memcpy(Sendto_Buff+sizeof(IP_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER),tcp_send_data,sizeof(tcp_send_data); int datasize=sizeof(IP_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER)+sizeof(tcp_send_data); /发送数据报的目的地址 SOCKADDR_IN dest; memset(&dest,0,sizeof(dest); dest.sin_family=AF_INET; dest.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv3); dest.sin_port=htons(atoi(argv4); rect=sendto(sock,Sendto_Buff,datasize, 0,(struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest); if (rect=SOCKET_ERROR) printf(send error!:%dn,WSAGetLastError(); return false; else printf(send ok!n); closesocket(sock); WSACleanup(); return 1;