计算机网络课程设计-报告.docx

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 主频：1.8Hz网卡型号：(1)Realtek PCIe GBE (2)Broadcom 802.11n2、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 pcap.h#include remote-ext.h#include stdio.h#include stdlib.h/*4字节的IP地址*/typedef struct ip_addressu_char byte1;u_char byte2;u_char byte3;u_char byte4;ip_address;/*IPv4首部*/typedef struct ip_headeru_char ver_ihl; /版本（4bits）+首部长度（4bits）u_char tos; /服务类型u_short tlen; /总长类型u_short identification; /标识u_short flags_fo; /标志位+段偏移量u_char ttl; /存活时间u_char proto; /协议u_short crc; /首部校验和ip_address daddr; /目的地址ip_address saddr; /源地址u_int op_pad; /选项与填充ip_header;void packet_handler(u_char *param, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data);/* packet handler 函数原型 */void packet_handler(u_char *param, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data);int main()pcap_if_t *alldevs;pcap_if_t *d;int inum;int i=0;pcap_t *adhandle;char errbufPCAP_ERRBUF_SIZE;u_int netmask;char packet_filter = ip; /抓包类型struct bpf_program fcode;pcap_dumper_t *dumpfile;/* 获取本机设备列表 */if (pcap_findalldevs_ex(PCAP_SRC_IF_STRING, NULL, &alldevs, errbuf) = -1)fprintf(stderr,Error in pcap_findalldevs: %sn, errbuf);exit(1);/* 打印适配器列表 */for(d=alldevs; d; d=d-next)printf(%d. %s, +i, d-name);if (d-description)printf( (%s)n, d-description);elseprintf( (No description available)n);if(i=0)printf(nNo interfaces found! Make sure WinPcap is 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, / 设备名 65536, / 65535保证能捕获到不同数据链路层上每个数据包的全部内容PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS, / 混杂模式1000, / 读取超时时间NULL, / 远程机器验证errbuf / 错误缓冲池 ) ) = NULL)fprintf(stderr,nUnable to open the adapter. %s is not supported 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:save.txt);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 works only on Ethernet networds.n);/* 释放设备列表 */pcap_freealldevs(alldevs);return -1;if(d-addresses != NULL)/获得接口第一个地址的掩码netmask = (struct sockaddr_in *)(d-addresses-netmask)-sin_addr.S_un.S_addr;else/如果接口没有地址，那么我们假设一个C类的掩码netmask=0xffffff; /编译过滤器if(pcap_compile(adhandle,&fcode,packet_filter,1,netmask)0)fprintf(stderr,nUnable to compile the packet filter. Check the syntax.n);/释放设备列表pcap_freealldevs(alldevs);return -1;/设置过滤器if(pcap_setfilter(adhandle,&fcode)description);/释放设备列表pcap_freealldevs(alldevs);/*手写数据包*/u_char packet100;/*假设在以太网上，设置MAC的目的地址为1:1:1:1:1:1*/packet0=1;packet1=1;packet2=1;packet3=1;packet4=1;packet5=1;/*设置MAC的源地址为2:2:2:2:2:2*/packet6=2;packet7=2;packet8=2;packet9=2;packet10=2;packet11=2;/*设置ip类型*/packet12=0x08;packet13=0x00;packet14=0x45;packet15=0x20;packet16=0x00;packet17=0x28;packet18=0xcb;packet19=0x16;packet20=0x00;packet21=0x00;packet22=0x2e;packet23=0x06;packet24=0x3e;packet25=0xe6;packet26=0xc0;/192packet27=0xa8;/168packet28=0x01;/1packet29=0x64;/100packet30=0xc0;packet31=0xa8;packet32=0x01;packet33=0x64;packet34=0x8f;packet35=0x50; /*填充剩下的内容*/for(i=36;its.tv_sec;ltime=localtime(&local_tv_sec);strftime( timestr, sizeof timestr, %H:%M:%S, ltime);/打印数据包的时间戳和长度printf(%s,%.6d len:%dn, timestr, header-ts.tv_usec, header-len);/获得IP数据包头部的位置ih = (ip_header*)(pkt_data+14);/以太网头部长度/* 打印 IP 地址和 UDP 端口 */printf(版本+首部长度:%u,ih-ver_ihl);printf(协议:%u,ih-proto);printf(首部校验和:%u,ih-crc);printf(目的地址:%u.%u.%u.%u, ih-daddr.byte1,ih-daddr.byte2,ih-daddr.byte3,ih-daddr.byte4); printf(源地址:%u.%u.%u.%un, ih-saddr.byte1,ih-saddr.byte2,ih-saddr.byte3,ih-saddr.byte4);FILE *fp;fp=fopen(D:jiexi.txt, a+);fprintf(fp,解析结果：);fprintf(fp,版本+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-daddr.byte1,ih-daddr.byte2,ih-daddr.byte3,ih-daddr.byte4); fprintf(fp,源地址:%u.%u.%u.%un, ih-saddr.byte1,ih-saddr.byte2,ih-saddr.byte3,ih-saddr.byte4);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) 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：l 在线用户的及时发现和更新l 选择一对一或者一对多对话模式l 与选择用户进行聊天和文件传输l 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：l 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；l 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；l 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；l 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，其余在线用户接收到信息后更新提示该用户下线；l 选择用户：可以单独选择或者多项选择用户列表中的用户；l 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；l 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；l 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；l 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：软件启动后定时的使用UDP协议向55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55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 System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.IO;using System.Linq;using System.Net;using System.Net.Sockets;using System.Text;using System.Threading;using System.Threading.Tasks;using System.Windows.Forms;namespace IPMessage public partial class frmMain : Form /用户实体 public class User private string localname; /用户名 public string localName get return localname; set localname = value; private string localip; /用户IP public string localIP get return localip; set localip = value; /用户数组声明 public static List Userslist = new List(); /获得本机名和本机IP public User getInfo() User u = new User(); string localName = Dns.GetHostName();/获取主机名 /Console.WriteLine(主机名：0, localName); u.localName = localName; IPHostEntry localHost = Dns.GetHostEntry(localName); /输出对应的IP地址 IPAddress localIP = null; for (int i = 0; i 1) bool exist = false; if (Userslist!=null) foreach (User us in Userslist) if (us.localIP = sArray2) exist = true; break; if (exist = false & sArray0=NEW) User u = new User(); u.localName = sArray1; u.localIP = sArray2; if (u != null) Userslist.Add(u); this.rbChatContent.AppendText(新上线用户：+u.localName + n); this.lbUser.Items.Add(u.localName + | + u.localIP); Thread.Sleep(100); else if(sArray0 = LEAVE) User u = new User(); u.localName = sArray1; u.localIP = sArray2; if (u != null) Userslist.Remove(u); this.rbChatContent.AppendText(用户： + u.localName + 离开+n); this.lbUser.Items.Remove(u.localName + | + u.localIP); Thread.Sleep(200); / / 通过TcpClient满足多用户发送文件 / / public void tcpSend(List ips) FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Open); foreach(string ip in ips) TcpClient client = new TcpClient(); client.Connect(ip, 8001); NetworkStream ns = client.GetStream(); int size = 0; long len = 0; while (len fs.Length) byte buffer = new byte1024; size = fs.Read(buffer, 0, buffer.Length); ns.Write(buffer, 0, size); len += size; fs.Flush(); ns.Flush(); fs.Close(); ns.Close(); / / 使用TcpClient接收文件 / public void RecevieFile() TcpListener listener = new TcpListener(IPAddress.Any, 8001); listener.Start(); while(true) try int size = 0; int len = 0; TcpClient client = listener.AcceptTcpClient(); if (client.Connected) this.rbChatContent.AppendText(连接成功); NetworkStream stream = client.GetStream(); if (stream != null) DialogResult rs; rs = MessageBox.Show(你收到一个文件,是否接收？,提示,MessageBoxButtons.YesNo); if (rs = DialogResult.Yes) SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog(); if (sfd.ShowDialog(this) = System.Windows.Forms.DialogResult.OK) string fileSavePath = sfd.FileName;/获得用户保存文件的路径 FileStream fs = new FileStream(fileSavePath, FileMode.Create, FileAccess.Write); byte buffer = new byte1024; while (size = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length) 0) fs.Write(buffer, 0, size); len += size; fs.Flush(); stream.Flush(); stream.Close(); client.Close(); this.rbChatContent.AppendText(文件接受成功 + fileSavePath + n); catch(Exception ex) MessageBox.Show(ex.ToString(); / / 主函数 / public frmMain() InitializeComponent(); Thread seThread = new Thread(this.broadMessage); seThread.Start(); Thread reThread = new Thread(this.reciveBroad); reThread.Start(); Thread rfThread = new Thread(this.RecevieFile); rfThread.Start(); Thread rmThread = new Thread(this.listenMsg); rmThread.Start(); /离开发送广播 private void frmMain_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e) isBroad = false; this.br