计算机网络课程设计-报告(共37页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上实 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 日专心-专注-专业一、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

2、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：Inte

3、l 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

4、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"#inclu

5、de "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

6、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 pac

7、ket_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

8、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->

9、;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 < 1 | inum > i)printf("nInterfac

10、e 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; i< inum-1 ;d=d->next, 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e

11、rrbuf / 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 out

12、put 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-

13、>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_set

14、filter(adhandle,&fcode)<0)fprintf(stderr,"nError setting the filter.n");/释放设备列表pcap_freealldevs(alldevs);return -1;printf("nlistening on %s.n", d->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

15、=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;packet

16、23=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;i<100;i+)packeti=i%256;/*发送数据包*/if (pcap_sendpacket(adhandle, packet, 100 /* size */)

17、!= 0)fprintf(stderr,"nError sending the packet: n", pcap_geterr(adhandle);return 0;elseprintf("Send successed");/* 开始捕获 */pcap_loop(adhandle, 0, packet_handler, (unsigned char *)dumpfile); /回调方式捕获数据包pcap_close(adhandle);return 0;/* 每次捕获到数据包时，libpcap都会自动调用这个回调函数 */void packet_hand

18、ler(u_char *param, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *pkt_data)struct tm *ltime;char timestr16;ip_header *ih;u_int ip_len;time_t local_tv_sec;/保存数据包到文件中pcap_dump(u_char*)param, header, pkt_data);/* 将时间戳转换成可识别的格式 */local_tv_sec = header->ts.tv_sec;ltime=localtime(&local_tv_sec);st

19、rftime( 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&qu

20、ot;,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=f

21、open("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->d

22、addr.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

23、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

24、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

25、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

26、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

27、“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.

28、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 publi

29、c static List<User> Userslist = new List<User>(); /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

30、IPAddress localIP = null; for (int i = 0; i < localHost.AddressList.Length; i+) if (localHost.AddressListi.AddressFamily = AddressFamily.InterNetwork) localIP = localHost.AddressListi; break; u.localIP = localIP.ToString(); return u; /发送广播消息 public void broadMessage() Socket socket = new Socket(A

31、ddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram,ProtocolType.Udp); IPEndPoint iep = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("55"), 8001); /设置Broadcast值为表示允许套接字发送广播消息，该值默认为不允许 socket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.Broadcast, 1); User u = getInfo(); /标识符为NEW strin

32、g send = "NEW"+","+u.localName + "," + u.localIP; byte sendM = System.Text.Encoding.Unicode.GetBytes(send); /byte sendIP = System.Text.Encoding.Unicode.GetBytes(u.localIP); while (isBroad) socket.SendTo(sendM, iep); Thread.Sleep(200); /socket.SendTo(sendIP, iep); socket

33、.Close(); public void remove(User u) Userslist.Remove(u); this.rbChatContent.AppendText("用户：" + u.localName + "离开" + "n"); this.lbUser.Items.Remove(u.localName + "|" + u.localIP); ; /接收广播消息 public void reciveBroad() Socket socket = new Socket(AddressFamily.Int

34、erNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp); IPEndPoint iep = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 8001); socket.Bind(iep); EndPoint ep = (EndPoint)iep; /System.Timers.Timer t = new System.Timers.Timer(1000); /t.Elapsed += new System.Timers.ElapsedEventHandler(theout); while (true) Byte getBytes = new b

35、yte1024; socket.ReceiveFrom(getBytes, ref ep); string getData = System.Text.Encoding.Unicode.GetString(getBytes); getData = getData.TrimEnd('u0000'); string sArray = getData.Split(','); /this.rbChatContent.AppendText("新上线用户：" + sArray1 + "n"); if (sArray.Length &g

36、t; 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.Appe

37、ndText("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.Appe

38、ndText("用户：" + u.localName + "离开"+"n"); this.lbUser.Items.Remove(u.localName + "|" + u.localIP); Thread.Sleep(200); / <summary> / 通过TcpClient满足多用户发送文件 / </summary> / <param name="ip"></param> public void tcpSend(List<string

39、> 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,

40、0, buffer.Length); ns.Write(buffer, 0, size); len += size; fs.Flush(); ns.Flush(); fs.Close(); ns.Close(); / <summary> / 使用TcpClient接收文件 / </summary> public void RecevieFile() TcpListener listener = new TcpListener(IPAddress.Any, 8001); listener.Start(); while(true) try int size = 0; int

41、 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 (

42、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

43、= 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(); / <summary> / 主函数 / </summary> public frmMain() InitializeComponent(); Thread seThread = new Thread(this.broadMessage); seThread.Start(); Thread reThread = new Thread(this