计算机网络课程设计报告.docx

1、计算机网络课程设计报告实 验 报 告实验名称： 计算机网络课程设计 学生姓名： xxxxxxxxxxxxxxx 专 业： xxxxxxxxxxxxxxx 班 级： xxxxxxxxxxxxxxx 学 号： xxxxxxxxxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxxxxxx 实验成绩： 实验地点： 实验时间： 2016 年 5 月 6 日一、实验目的与实验要求1、实验目的 将书本上抽象的概念与具体实现技术结合，通过网络软件编程的实践，深入理解理论课上学习到的ARP、IP、TCP等重要网络协议的原理，通过自己动手编程封装与发送这些数据包，加深对网络协议的理解，掌握协议帧的结构和工作原理及其

2、对协议栈的贡献。2、实验要求 网络课程设计包含两个部分的内容： 题目一是数据包的封装发送和解析（ARP/IP/TCP），要求使用Winpcap技术和Socket技术，根据ARP/IP/TCP帧的结构，封装数据包发送到局域网中。另外要捕获网络中的TCP/IP/ARP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。 题目二是从可选题目中选择一个，可选题目均是网络应用小程序，要求小组使用网络编程技术设计并实现一个网络应用程序，加深对网络协议协的理解，并锻炼网络编程能力。二、实验设备（环境）及要求1、实验硬件设备：计算机型号：联想ThinkPad T430u处理器型号：Intel i5 主

3、频：网卡型号：(1)Realtek PCIe GBE (2)Broadcom 2、实验软件要求：操作系统：Windows10应用软件：Visual Studio 2015 Pro3、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

4、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：#define HAVE_REMOTE#include #include #include #include /*4字节的IP地址*/typedef str

5、uct ip_address u_char byte1; u_char byte2; u_char byte3; u_char byte4;ip_address;/*IPv4首部*/typedef struct ip_header u_char ver_ihl; %s, +i, d-name); if (d-description) printf( (%s)n, d-description); else printf( (No description available)n); if(i=0) printf(nNo interfaces found! Make sure WinPcap is

6、installed.n); return -1; printf(Enter the interface number (1-%d):,i); scanf(%d, &inum); if(inum i) printf(nInterface number out of range.n); /* 释放设备列表 */ pcap_freealldevs(alldevs); return -1; /* 跳转到选中的适配器 */ for(d=alldevs, i=0; inext, i+); /* 打开设备 */ if ( (adhandle= pcap_open(d-name, %s is not supp

7、orted by WinPcapn, d-name); /* 释放设备列表 */ pcap_freealldevs(alldevs); return -1; /* 打开堆文件*/ dumpfile = pcap_dump_open(adhandle, D:); if(dumpfile=NULL) fprintf(stderr,nError opening output filen); return -1; /* 检查数据链路层，只考虑以太网 */ if(pcap_datalink(adhandle)!=DLT_EN10MB) fprintf(stderr, nThis program work

8、s only on Ethernet ); /* 释放设备列表 */ pcap_freealldevs(alldevs); return -1; if(d-addresses != NULL) Check the ); .n, d-description); d len:%dn, timestr, header-, header-len); u.%u.%u, ih-,ih-,ih-,ih-; printf(源地址:%u.%u.%u.%un, ih-,ih-,ih-,ih-; FILE *fp; fp=fopen(D:, a+); fprintf(fp,解析结果：); fprintf(fp,版本

9、+首部长度:%u,ih-ver_ihl); fprintf(fp,协议:%u,ih-proto); fprintf(fp,首部校验和:%u,ih-crc); fprintf(fp,目的地址:%u.%u.%u.%u, ih-,ih-,ih-,ih-; fprintf(fp,源地址:%u.%u.%u.%un, ih-,ih-,ih-,ih-; fclose(fp);2、实验2：子网内文件传送（1）实验内容（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（2）主要步骤（详细的实验步骤（系统/方法/算法等），图文结合）1)

10、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

11、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：

12、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

13、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#）using

14、 System;using ;using ;using ;using ;using ;using ;using ;using ;using IPMessage public partial class frmMain : Form ddressFamily = localIP = i; break; = (); return u; tart(); public void SendMessage() if = (请输入你的消息！); else if = -1) (请选择用户！); else foreach (object obj in string getdata = (); string ar

15、ray = (|); User u = new User(); = array0; = array1; Socket socket = new Socket, , ; IPEndPoint iep = new IPEndPoint, 8011); User lo = getInfo(); string send = + | + + | + byte sendM = null; sendM = xt)|*.txt|All files (*.*)|*.*; = 1; , ; (文件已成功保存); private void btnClear_Click(object sender, EventArg

16、s e) = null; private void tbSend_Enter(object sender, EventArgs e) private void tbSend_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e) if = (); 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：”listening on Network adapter Microsof

17、t on local host” 开始监听，提示”Send successed”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。实验二结果双击系统图标，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

18、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 保存聊天记录分析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

19、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

20、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