ip数据包的捕获与解析要点

1、计算机网络与通信课程设计报告实验项目名称 IP数据包的捕获与解析实验学生班级 电力通信122实验学生学号208120529实验学生姓名颜旌同组学生姓名无实验时间 1 2 . 1 51 2 . 1 9实验地点 信息楼C322实验成绩评定指导教师签字2014年12 月20 日目录1 . 课程设计应达到的目的12 . 课程设计题目及要求13 . 课程设计思想14 . 课程设计流程图3五部分程序设计的分析3六 IP 数据包解析代码6七运行结果11八总结 11九参考文献12一 . 课程设计应达到的目的（ 1 ）使学生掌握网络通信协议的基本工作原理；（ 2）培养学生基本掌握网络编程的基本思路和方法；（ 3

2、）能提高学生对所学计算机网络理论知识的理解能力；（ 4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力和创新能力；（ 5）提高学生的科技论文写作能力。二 . 课程设计题目及要求IP 数据包捕获与解析的设计。设计任务：（ 1 ）掌握IP 数据包的工作原理与报头设计的相关字段（ 2）理解IP 包的版本、头长度、服务类型、数据包总长度、数据包标识、分段标志、分段偏移量、生存时间、上层协议类型、头校验合、源IP 地址和目的IP 地址等内容。设计内容：根据 IP 数据包的标准格式，编写程序捕获IP 数据包并进行解析，并将解析后各IP 包的头部与数据字段写入输出文件。数据字段的值从捕获的文件中获取。为了获取网络

3、中的 IP 数据包，可以采用Winsock 的数据库查询函数gethostname（） 和 gethostbyname（）解决 ，捕获 IP 数据包并解析IP 地址等内容。三 . 课程设计思想IP 数据报的格式说明：IP 数据包格式包含了标头固定部分，标头可变部分和数据区三部分。IP 数据报标头部分固定为 20 个字节，其中包含了12 个参数域，各参数域隐含着网间协议的传输机制。IP 具体的标头格式如图1 所示。各参数域的具体含义如下：1） 版本号：长度4 位，表示所使用的IP 协议的版本。IPv4 版本号字段值为4； IPV6版本号字段号的值为6.2）标头长：长度4位，定义了一个以 4B为一

4、个单位的IP包的报头长度3） 服务类型：共8 位，高 3 位组成优先级子域，随后4 位组成服务类型子域。4）数据报总长度：总长度为2B （即6位）。定义了以字节为单位的数据报的总长度。5） 重装标识：长度16 位，用于识别IP 数据报的编号，让目的主机判断新来的数据属于哪个分组。6）分片标识：共3位，最高位为0; DF禁止分片标识。DF=Q可以分片；DF=1,不能 分片。MF:分片标识。MF=0表示接的是最后一个分片；MF=1,不是最后一个分片。7） 片偏移值：共13 位，说明分片在整个数据报中的相对位置。8） 生存周期：8 位，用来设置数据数据报在整个网络传输过程中的寿命。常以一个数据报可以

5、经过的最多的路由器跳步数来控制。9） 协议类型：共8 位，表示该IP 数据报的高层协议类型。10） 标头校验和：共16 位，用于存放检查报头错误的校验码。11） 源、宿主机地址：共32 位，分别表示发送和接受数据报的源主机和宿主机的IP 地址。12）选项数据域：0-40B,用于控制和测试。IP 数据包的格式为：4位版本4位首部长 度8位服务类型(TOS)16位总长度(字节为单位)16位标识3位标志13位片偏移8位生存时间(TTL)8位协议16位首部检验和32位源IP地址32位目的IP地址IP数据包的C+定义：typedef struct _IP union BYTE Version; 版本 B

6、YTE HdrLen;/IHT;BYTE ServiceType; /服务类型WORD TotalLen; 总长WORD ID; / 标识 union WORD Flags; 标志 WORD FragOff; / 分段偏移 ; BYTE TimeToLive; / 生命期 BYTE Protocol; / 协议 WORD HdrChksum; 头校验和 DWORD SrcAddr; / 源地址 DWORD DstAddr; / 目的地址 BYTE Options; / 选项 IP;套接字的使用：本程序使用套接字 socket编程，将网卡设为能够接受流经网卡的所有类型的数据包。首先，初始化套接字

7、，然后监听数据包，解析数据包。SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_I历来创建套接字，其参数为通信发生 的区字段和套接字的类型。WSAIoctl(sock , IO_RCVALL ,&dwBufferInLen , sizeof(dwBufferInLen)函数用来把网卡设置为混杂模式。recv(sock,buffer,65535,0)函数用来接收经过的IP包，其参数分别是套接字描述符，缓冲区的 地址，缓冲区的大小。四.课程设计流程图No五.部分程序设计的分析1、使用原始套接字要进行IP层数据包的接收和发送，应使用原始套接字。创建原始套接字的代

8、码如 下：SOCKET sock;sock=WSASoccket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP,NULL,0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);在WSASoccket函数中，第一个参数指定通信发生的区字段，AF_INET是针对Internet的，允许在远程主机之间通信。第二个参数是套接字的类型，在AF_INET地址族下，有SOCK_STREAMSOCK_DGRAMSOCK_RA四种套接字类型。在这里，设置为SOCK_RA研示声明的是一个原始套接字类型。第三个参数依赖于第二个参数，用于指定套接字所有的特定协 议，这里使用IP协议。第四个参数为 WSAPROTO

9、COL_INFO该位可以置空。 第五个参数保 留，永远置0。第六个参数是标志位，WSA_FLAG_OVERLAPPED可以使用发送接收超时设置。创建原始套接字后，IP头就会包含在接收的数据中。然后，可以设置IP头操作选项，调用setsockopt函数。其中flag设置为true ,并设定IP_HDRINCL项，表明用户可以亲 自对 IP 头进行处理。BOOL flag=true;setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(CHAR*)&flag,sizeof(flag);之后，使用如下代码完成对socket 的初始化工作：/* 获取主机名*/char host

10、Name128;gethostname(hostName,100);/* 获取本地IP 地址 */hostent * pHostIP;pHostIP = gethostbyname(hostName);/*填充SOCKADDR_IN构的内容*/sockaddr_in addr_in;addr_in.sin_addr = *(in_addr *)pHostIP-h_addr_list0;addr_in.sin_family = AF_INET;addr_in.sin_port = htons(6000);/* 绑定 socket*/bind(sock,(PSOCKADDR)&addr_in,si

11、zeof(addr_in);填写sockaddr_in 的内容时，其地址值应填写为本机IP 地址，本机IP 地址可以通过gethostbyname() 函数获取；端口号可以随便填写，但不能与系统冲突；协议族应填为AF_INET。使用htons()函数可以将无符号短整型的主机数据转换为网络字节顺序的数据。最后使用bind(0 函数将 socket 绑定到本机网卡上。绑定网卡后，需要用WSAIoctl() 函数把网卡设置为混杂模式，使网卡能够接收所有网络数据，其关键代码如下：#define SIO_RCVALL_WSAIOW(IOC_VENDOR,1)DWORD dwBufferLen10;DWO

12、RD dwBufferInLen = 1;DWORD dwBytesReturned = 0;WSAIoct1(SnifferSocket,IO_RCVALL,&dwBufferInLen,sizeof(dwBufferInLen),&dwBufferLen,sizeof(dwBufferLen) ,&dwBytesReturned,NULL,NULL);如果接收的数据包中的协议类型和定义的原始套接字匹配，那么接收到的数据就拷贝到套接字中。因此，网卡就可以接收所有经过的IP 包。2、接收数据包在程序中可使用recv() 函数接收经过的IP 包。 该函数有四个参数，第一个参数接收操作所用的套接字

13、描述符；第二个参数接收缓冲区的地址；第三个参数接收缓冲区的大小，也就是所要接收的字节数；第四个参数是一个附加标志，如果对所发送的数据没特殊要求，直接设为0。因为IP数据包的最大长度是 65535B,因此，缓冲区的大小不能小于65535B。设置缓冲区后，可利用循环来反复监听接收IP包，用RECV()函数实现接收功能的代码如下：#define BUFFER_SIZE 65535char bufferBUFFER_SIZE; /设置缓冲区while(true)recv(sock,buffer,BUFFER_SIZE,0); /接收数据包/* 然后是解析接收的IP 包 */3、定义IP 头部的数据结构

14、程序需要定义一个数据结构表示IP 头部。这个数据结构应该和IP 数据包的格式吻合，其代码如下：typedef struct _IP_HEADERunionBYTE Version;BYTE HdrLen;/定义IP 头版本（前4 位）报头标长（后4 位） ， IP 头的长度;BYTE ServiceType;WORD TotalLen;WORD ID;unionWORD Flags;WORD FragOff;；BYTE TimeToLive;BYTE Protocol;WORD HdrChksum;DWORD SrcAddr;DWORD DstAddr;BYTE Options; IP_HEA

15、DER;/服务类型总长度标识标志（前3 位）分段偏移（后13 位）生命期协议头校验和源地址目的地址选项这里只考虑IP 头部结构，不考虑数据部分。在捕获IP 数据包后，可以通过指针把缓冲区的内容强制转化为 IP_HEADER勺数据结构。IP_HEADER ip=*（IP_HEADER*）buffer;4、 IP 包的解析通过IP_HEADER军析IP头各个字段的代码: /* 获取版本字段*/ip.Version4;/* 获取头部长度字段*/ip.HdrLen & 0x0f;/* 获取服务类型字段中的优先级子域*/ip.ServiceType5;/*获取服务类型字段中的TOS子域*/（ip.Ser

16、viceType1）&0x0f;/* 获取总长度字段*/ip.TotalLen; /* 获取标识字段*/ip.ID; /* 解析标志字段*/DF = (ip.Flags14) & 0x01;MF = (ip.Flags13) & 0x01;/* 获取分段偏移字段*/ip.FragOff & 0x1fff;/* 获取生存时间字段*/ip.TimeToLive; /* 获取协议字段*/ip.Protocol;/* 获取头校验和字段*/ip.HdrChksum;/* 解析源 IP 地址字段*/inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.SrcAddr);/* 解析目的IP 地址字段*/inet

17、_ntoa(*(in_addr*)&ip.DstAddr);六 IP 数据包解析代码如下:#include #include #include #include #pragma comment (lib,Ws2_32.lib)#define BUFFER_SIZE 65535#define IO_RCV ALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1)typedef struct _IP_HEADER unionBYTE Version;BYTE HdrLen;BYTE ServiceType;WORD TotalLen;WORD ID;unionWORD Flags;WORD FragOf

18、f;BYTE TimeToLive;BYTE Protocol;WORD HdrChksum;DWORD SrcAddr;DWORD DstAddr;/定义IP 头/版本（前4 位）/报头标长（后4 位） ， IP 头长度/服务类型/数据报总长/标识/标识（前3 位）/分段偏移（后13 位）/生存周期/协议/头校验和/源地址/目地地址BYTE Options;IP_HEADER;/选项char * parseServiceType_getProcedence(BYTE b)switch(b5)/获取服务类型字段中优先级子域case 7:return Network Control;/网络控制b

19、reak;case 6:return Internet work Control;/网络控制break;case 5:return CRITIC/ECP;break;case 4:return Flash Override;/最优先信号break;case 3:return Flsah;break;case 2:return Immediate;break;case 1:return Priority;/协议break;case 0:return Routine;/路由break;default:return Unknow;break;char * parseServiceType_getTO

20、S(BYTE b)b=(b1)&0x0f;/获取服务类型字段中的TOS 子域switch(b) case 0:/正常运行return Normal service; break;case 1:return Minimize monetary cost;break;case 2:return Maximize reliability;break;case 4:return Maximize throughput;break;case 8:return Minimize delay;break;case 15:return Maximize security;break;default:retur

21、n Unknow;char * getProtocol(BYTE Protocol)switch(Protocol)case 1:return ICMP;case 2:return IGMP;case 4:return IP in IP;case 6:return TCP;case 8:return EGP;case 17:return UDP;case 41:return IPv6;case 46:return RSVP;case 89:return OSPF;default:/成本/可靠性/吞吐量/延迟/安全性/获取协议字段共8 位/以下为协议号说明：/Internet 控制报文协议/In

22、ternet 组管理协议/移动IP 数据封装和隧道/传输控制协议/外部网关协议/用户数据报文协议/资源预留协议/Open Shortest Path First 开发式最短路径优先return UNKNOW;void ipparse(FILE* * buffer)IP_HEADER ip=*(IP_HEADER*)buffer;/通过指针把缓冲区的内容强制转化为IP_HEADER 数据结构fseek();fprintf(file, 版本号 =%drn,ip.Version4);fprintf(file, 报头标长= %d (BYTE)rn,(ip.HdrLen & 0x0f)*4);fprin

23、tf(file, 服务器类型= %s,%srn,parseServiceType_getProcedence(ip.ServiceType),parseServiceType_getTOS(ip.ServiceType);fprintf(file, 总长度 = %d(BYTE)rn,ip.TotalLen);fprintf(file, 标识 = %drn,ip.ID);fprintf(file, 标志位DF=%d , MF=%drn,(ip.Flags14)&0x01),(ip.Flags13)&0x01);fprintf(file, 分段偏移值= %drn,(ip.FragOff&0x1ff

24、f);fprintf(file, 生存期= %d (hops)rn,ip.TimeToLive);fprintf(file, 协议 = %srn,getProtocol(ip.Protocol);fprintf(file, 头校验和= 0x%0xrn,ip.HdrChksum);fprintf(file, 源 IP 地址 = %srn,inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.SrcAddr);fprintf(file, 目的 IP 地址 = %srn,inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.DstAddr);fprintf(file,rn); int main() FILE

25、 * file;if(history.txt,wb+)=NULL)printf(fail to open );return -1;WORD rv;WSADATA WSAData;/定义了能够储存WSAStarup 调用返回值的结构rv=MAKEWORD(2,2);/Winsock2 版本WSAStartup(rv,&WSAData);SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP);/创建套接字，sock 为套接字描述符BOOL flag=true;setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(CHAR*)&flag

26、,sizeof(flag);/ 任意类型、任意状态套接口的设置选项值/获取主机名char hostName128;gethostname(hostName,100);hostent * pHostIP;/获取本地IP 地址pHostIP = gethostbyname(hostName);sockaddr_in addr_in;addr_in.sin_addr=*(in_addr *)pHostIP-h_addr_list0;addr_in.sin_family = AF_INET;addr_in.sin_port = htons(6000);/将无符号短整型主机数据转换为网络字节顺序数据bi

27、nd(sock,(PSOCKADDR)&addr_in,sizeof(addr_in);DWORD dwBufferLen10;/设置网卡为混杂模式DWORD dwBufferInLen=1;DWORD dwBytesReturned=0;WSAIoctl(sock, IO_RCV ALL,&dwBufferInLen,sizeof(dwBufferInLen), &dwBufferLen,sizeof(dwBufferLen),&dwBytesReturned,NULL,NULL);char bufferBUFFER_SIZE;/设置缓冲区char i,a;int n=0,c;printf( 数据包捕捉和解析程序正在启动n);for(a=1;a