TCP和UDP数据包发送与接收.docx

1、TCP和UDP数据包发送与接收实验6 TCP和UDP数据包发送与接收一、实验目的TCP协议是TCP/IP协议族的核心协议之一。熟悉TCP包结构对于理解网络层次结构，以及TCP协议与IP协议的关系有着重要意义。根据TCP协议的基本原理，通过封装与发送一个标准的TCP数据包，了解TCP包结构中各字段的含义与用途，从而深入理解传输层与下面各层的关系。二、实验要求（1）掌握TCP/UDP报头结构、各字段含义以及校验和计算方法；（2）使用Wincap(Lipcap)构造并发送TCP，UDP数据包；（3）使用原始套接字(Raw Socket)发送自定义的TCP，UDP数据包； （4）使用NDIS协议驱动发

2、送自定义的TCP/UDP数据包。三、实验内容实验一SOCKET编程实验实验内容1、 通过调试、运行“UDPClient” 和“UDPServer”实验程序，加强对网络通讯原理的了解。（或“简单Client”和“简单Server”实验程序,下同）2、 学习分析实验程序功能结构，了解基于SOCKET编程的网络通信软件的基本设计方法。3、 在所提供的”UDPClient” 和“UDPServer”实验程序基础上，完善程序功能。4、 通过实验学习和了解SOKCET通信的实现方法。实验结果分析与总结（1）总结运行”UDPClient” 和“UDPServer”实验程序的运行情况。UDPClient运行结

3、 UDPServer运行结果（2）设计交互程序的运行结果如下：（3）总结程序设计的情况，列出所设计或修改部分的源代码清单。附上程序源代码。Client端修改的代码如下： /（3）开始接收或发送过程 printf(n- waiting for message from Seaver -n); /进入一个循环 while (1) /输入并发送信息给服务器 buffer0=0; /先清空发送缓冲区 printf(n Input datagram send info ( quit 退出 ): ); /输入发送字符串 scanf(%s,buffer); sendto(socketid,buffer,si

4、zeof buffer,0,(struct sockaddr*)&server,server_len); /发送信息 /控制循环退出 if(strcmp(buffer,quit) = 0) /输入为quit则结束 printf(n send info quit); return 0; /接收服务器返回信息 buffer0=0; /先清空接收缓冲区 if(recvfrom(socketid,buffer,sizeof buffer,0,(struct sockaddr*)&server,&server_len)!=SOCKET_ERROR) /接收返回信息 printf(Received dat

5、agram from -%sn,buffer); closesocket(socketid); /关闭SOCKET连接 WSACleanup(); /退出使用wsock32.dll动态链接库 return 0;Seaver端修改的代码如下： printf(n- waiting for message from client -n); /进入一个循环 while (1) buffer0=0;if(recvfrom(socketid,buffer,sizeofbuffer,0,(struct sockaddr*)&client,&client_len)!=SOCKET_ERROR) printf(

6、Received datagram from -%sn,buffer); /给cilent发信息 / char ack100 = recv ok!; / sendto(socketid,ack,sizeof ack,0,(struct sockaddr*)&client,client_len); buffer0=0; printf(n Input datagram send info ( quit 退出 ): ); /输入发送字符串 scanf(%s,buffer); sendto(socketid,buffer,sizeof buffer,0,(struct sockaddr*)&clien

7、t,client_len); /发 if(strcmp(buffer,quit) = 0) /输入为quit则结束 printf(n send info quit); return 0; /Sleep(500); closesocket(socketid); WSACleanup(); return 0;总结：在Client端接收返回信息发送信息和Seaver接收返回信息发送信息前都要进行清空接收缓冲区。（1）掌握TCP/UDP报头结构、各字段含义以及校验和计算方法；(a)TCP报头结构TCP头部数据（data）各字段含义： 源端口（Source Port）和目的端口(Destination

8、Port)：分别代表本次TCP通信发起主机和目的主机所使用的端口号； 序列号（Sequence Number）:该字段用来标识TCP源端设备向目的端设备发送的字节流，它表示在这个报文段中的第几个数据字节。序列号是一个32位的数。 确认号（Acknowledge Number）：TCP使用32位的确认号字段标识期望收到的下一个段的第一个字节，并声明此前的所有数据已经正确无误地收到，因此，确认号应该是上次已成功收到的数据字节序列号加1。收到确认号的源计算机会知道特定的段已经被收到。确认号的字段只在ACK标志被设置时才有效。 数据偏移（Data Offset）:这个4位字段包括TCP头大小。由于首部

9、可能含有选项内容，因此TCP首部的长度是不确定的。首部长度的单位是32比特或4个八位组。首部长度实际上也指示了数据区在报文段中的起始偏移值。 保留（Reserved）:6位置0的字段。为将来定义新的用途保留。、 控制位(Control Bits):共6位，每一位标志可以打开一个控制功能。URG(Urgent Pointer Field Significant,紧急指针字段标志):表示TCP包的紧急指针字段有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间齐备尽快处理这些数据。ACK（Acknowledgement field significant,确认字段标志）: 取1时表示应答字段有效，也即T

10、CP应答号将包含在TCP段中，为0则反之。PSH(Push Function,推功能)：这个标志表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即送给应用程序，而不是在缓冲区中排队。RST（Reset the connection,重置连接）：这个标志表示感谢连接复位请求，用来复位那些产生错误的连接，也被用来拒绝错误和非法的数据包。SYN（Synchronize sequence numbers,同步序列号）:表示同步序号，用来建立连接。FIN（No more data from sender）:表示发送端已经发送到数据末尾，数据传送完成，发送FIN标志位的TCP段，连接将被

11、断开。 窗口（Window）:目的主机使用16位的窗口字段告诉源主机它期望每次收到的数据通的字节数。 校验和（Checksum）:TCP头包括16位的校验和字段用于错误检查。源主机基于部分IP头信息，TCP头和数据内容计算一个校验和，目的主机也要进行相同的计算，如果收到的内容没有错误过，两个计算应该完全一样，从而证明数据的有效性。 紧急指针（Urgent Pointer）:紧急指针字段是一个可选的16位指针，指向段内的最后一个字节位置，这个字段只在URG标志被设置时才有效。 选项（Option）:至少1字节的可变长字段，标识哪个选项（如果有的话）有效。如果没有选项，这个字节等于0,说明选项的结

12、束。这个字节等于1表示无需再有操作；等于2表示下四个字节包括源机器的最大长度（Maximum Segment Size,MSS）. 填充（Padding）:这个字段中加入额外的零，以保证TCP头是32的整数倍。(b)UDP报头结构源IP地址目的IP地址017UDP长度 0 15 16 31 32 47 63 伪首部源首部目的端口长度检验和UDP首部数据部分 源端口和目的端口：16比特 源端口是可选的，目的端口必须填写。若源端口不选，则取值为0； 长度字段记录UDP数据报的总长度，包括UDP首部和用户数据。长度以八位组为单位； 校验和字段的内容为整个UDP报文加上伪首部的校验和，计算方法与IP数

13、据报首部校验和的算法相同。 校验和计算可选。该字段全0，则表示不计算校验和，用于高效率传输。 UDP使用全1来表示校验和值为0。 (c)校验和计算方法；USHORT CheckSum(const char *buf, int size) USHORT *buffer=(USHORT *)buf; unsigned long cksum=0; while(size 1) cksum+=*buffer+; size -=sizeof(USHORT); if(size ) cksum += *(UCHAR*)buffer; cksum = (cksum 16) + (cksum & 0xffff);

14、 cksum += (cksum 16); return (USHORT)(cksum); 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 & 0xffff); cksum += (cksum 16); return (USHORT)(cksum); unsigned short

15、TcpCheckSum(const char *pTcpData, const char *pPshData, UINT nTcpCount) unsigned short sCheckSum = CheckSum(pTcpData,nTcpCount); unsigned long checkSum = sCheckSum; checkSum = 16; sCheckSum = CheckSum(pPshData,12); checkSum += sCheckSum; return CheckSum(char*)&checkSum,4);unsigned short UdpCheckSum(

16、const char *pTcpData, const char *pPshData, UINT nTcpCount) unsigned short sCheckSum = CheckSum(pTcpData,nTcpCount); unsigned long checkSum = sCheckSum; checkSum next) printf(%d. %s, +i, d-name); if (d-description) printf( (%s)n, d-description); else printf( (No description available)n); if(i=0) pri

17、ntf(nNo interfaces found! Make sure WinPcap is installed.n); return NULL; printf(Enter the interface number (1-%d):,i); scanf(%d, &inum); if(inum i) printf(nInterface number out of range.n); /* Free the device list */ pcap_freealldevs(alldevs); return NULL; /* Jump to the selected adapter */ for(d=a

18、lldevs, i=0; inext, i+); /* Open the device */ /* Open the adapter */ if (adhandle= pcap_open_live(d-name, / name of the device 65536, / portion of the packet to capture. / 65536 grants that the whole packet will be captured on all the MACs. 1, / promiscuous mode (nonzero means promiscuous) 1000, /

19、read timeout errbuf / error buffer ) = NULL) fprintf(stderr,nUnable to open the adapter. %s is not supported by WinPcapn, d-name); /* Free the device list */ pcap_freealldevs(alldevs); return NULL; pcap_freealldevs(alldevs); return adhandle;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv) if(3!=argc) printf(Wrong

20、 Parament!rn); return 0; /printf (argv1); DWORD dwDestIp= inet_addr(argv1); if(dwDestIp=INADDR_NONE) printf(Wrong Ip Address!rn); return 0; if(strlen(argv2)1024) printf(Too long Parament!rn); return 0; pcap_t *hWpcapHandle=InitWinpcap(); UCHAR bLocalMac6; DWORD dwDefaultGateway= 0; DWORD dwLocalIP =

21、 0; DWORD dwNetMask= 0; char strName64; PIP_ADAPTER_INFO pAdapterInfo = NULL; ULONG ulLen = 0; gethostname(strName,64); :GetAdaptersInfo(pAdapterInfo,&ulLen); pAdapterInfo = (PIP_ADAPTER_INFO):GlobalAlloc(GPTR, ulLen); / 取得本地适配器结构信息 if(:GetAdaptersInfo(pAdapterInfo,&ulLen) = ERROR_SUCCESS) if(pAdapt

22、erInfo != NULL) memcpy(bLocalMac, pAdapterInfo-Address, 6); dwDefaultGateway= :inet_addr(pAdapterInfo-GatewayList.IpAddress.String); dwLocalIP = :inet_addr(pAdapterInfo-IpAddressList.IpAddress.String); dwNetMask= :inet_addr(pAdapterInfo-IpAddressList.IpMask.String); else return 0; else return 0; cha

23、r bDestMac8; memset(bDestMac,0xff,6); TcpPacket *pTcpPacket; pTcpPacket=(TcpPacket *)new charsizeof(TcpPacket)+strlen(argv2)+1; strcpy(char*)pTcpPacket)+sizeof(TcpPacket),argv2); ulLen=6; if(SendARP(dwDestIp,0,(PULONG)bDestMac,&ulLen)!=NO_ERROR) printf(Get Mac Error!rn); return 0; memcpy(pTcpPacket-

24、theIpPacket.theEthHead.bDestMac,bDestMac,6); memcpy(pTcpPacket-theIpPacket.theEthHead.bSourceMac,bLocalMac,6); pTcpPacket-theIpPacket.theEthHead.usEthernetType=0x8; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.ucVersionAndHeadLength=0x45; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.ucTos=0; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHea

25、d.usTotalLength=htons(48+strlen(argv2); pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.usIdentification=1234; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.usFlagsAndFragmentOffset=0; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.ucTtl=119; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.ucProtocol=6;/tcp pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.dwSourceAddr=dw

26、LocalIP; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.dwDestAddr=dwDestIp; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.usCrc=0; pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead.usCrc=CheckSum(const char *)(&(pTcpPacket-theIpPacket.theIpHead),sizeof(IpHead); pTcpPacket-theTcpHead.usDestPort=htons(1000); pTcpPacket-theTcpHead.usSourcePort=

27、htons(3000); pTcpPacket-theTcpHead.dwSeq=ntohl(198327); pTcpPacket-theTcpHead.dwAck=0; pTcpPacket-theTcpHead.ucLength=0x70; pTcpPacket-theTcpHead.ucFlag=4; pTcpPacket-theTcpHead.usWindow=0xFFFF; /16 位窗口大小 pTcpPacket-theTcpHead.usCrc=0;/16 位校验和 pTcpPacket-theTcpHead.usUrgent=0;/16 位紧急数据偏移量 pTcpPacket-theTcpHead.unMssOpt=ht