网络协议分析课程设计-IP协议

1、郑州轻工业学院网络协议分析课程设计设计题目：解析IP数据包姓 名： 院 （系）： 专业班级： 学 号： 指导教师： 成 绩： 时间： 2011年6月12日至 2011年6月17日郑州轻工业学院课 程 设 计 任 务 书题目 解析IP数据包 专业、班级 学号 姓名 程序在Windows窗口环境下捕获IP数据报，并解析出各个字段信息，显示在窗口中。选定本机IP后，程序捕获经过对应网卡的IP数据报，根据IP数据报的结构，拆分获得各字段的值，显示在窗口上。同时程序可以将捕获的所有数据信息导出到日志文件。参考资料：网络协议分析寇晓蕤 罗军勇 蔡延荣 机械工业出版社完 成 期 限：2011.6.13-20

2、10.6.17指导教师签名： 课程负责人签名： 2010年 6月 17 日目录第一章引言41.1.关于题目41.1.1.题目要求41.1.2.选题背景41.2.关于编译软件41.3.关于稳定性5第二章程序设计52.主要功能设计52.1.程序流程5第三章程序实现63.类设计声明63.1.RawSocket类73.2.EventArgs类73.3.Header结构83.4.主要功能的实现83.4.1.程序界面83.4.2.获得主机IP93.4.3.显示列表103.4.4.详细信息113.4.5.导出日志12第四章程序测试144.程序测试14总结与体会15附录：15第一章 引言1.1. 关于题目1.

3、1.1. 题目要求(1) 捕获网络中的IP数据包，解析数据包的内容，显示结果，并将结果写入日志文件。(2) 显示的内容包括：捕获的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、分段偏移值、生存时间、上层协议类型、头校验和、源IP地址和目的IP地址等内容。(3) 设置停止标志，当程序接收到停止命令时即停止。1.1.2. 选题背景IP数据包是网络协议学习过程中容易接触到的，选择这个题目一是为了将自己的所学知识加以运用，二是希望通过探索实践去实现题目，在实践和实际的项目中提高自己的编程能力。因此我选定了这个题目。1.2. 关于编译软件本程序使用C#语言，Microsoft Vi

4、sual Studio 2005进行编译。Visual Studio 是微软公司推出的开发环境，Visual Studio 可以用来创建 Windows 平台下的 Windows 应用程序和网络应用程序，也可以用来创建网络服务、智能设备应用程序和 Office 插件。1.3. 关于稳定性经测试，本程序可以在windows操作系统中稳定运行，较为稳定。要求至少安装.Net Framework 2.0。第二章 程序设计2. 主要功能设计根据分析，这个程序要实现如下几个功能，初始化、捕获数据包、显示、导出日志。其中捕获数据包是程序的核心部分，是后续操作的基础。程序结构如图2-1所示。图2-1 程序结

5、构图2.1. 程序流程根据分析后的程序结构图设计出相应的流程图。内容主要包括初始化，获得主机IP列表，绑定Socket，开始捕获数据，分析数据，显示数据项，导出日志文件，根据用户操作退出程序。图2-2 流程图第三章 程序实现3. 类设计声明根据程序的结构，将程序需要实现的功能细化为相应的类属性和成员函数。程序有两个类，一个RawSocket类，用于数据包相关捕获和处理。一个EventArgs类，用于类间传递信息。同时还有一个公共结构体，对应IP数据包的格式。3.1. RawSocket类public class RawSocket private bool error_occurred;/是否

6、产生错误 public bool KeepRunning;/是否继续进行 private static int len_receive_buf;/得到的数据流的长度 byte receive_buf_bytes;/收到的字节 private Socket socket = null; /声明套接字public void Run()/开始接收public void CreateAndBindSocket(string IP)/建立并绑定套接字public void Shutdown()/停止接收private bool SetSocketOption()/设置套接字 private void R

7、eceive(byte buf, int len) /解析接收的数据包 ;3.2. EventArgs类class squarprivate string ip_version;/ 版本 private uint header_length;/首部长度 private string service_type;/服务类型 private uint total_packet_length;/总长度 private string identification;/标识 private string flags;/标志 private string fragment_offset;/片偏移量 priva

8、te string time_to_live;/寿命 private string protocol;/协议 private string checksum;/校验和 private string destination_address;/目的IP地址 private string origination_address;/源IP地址 private uint message_length;/数据长度;3.3. Header结构public struct IPHeader public byte ip_verlen; public byte ip_tos; public ushort ip_t

9、otallength; public ushort ip_id; public ushort ip_offset; public byte ip_ttl; public byte ip_protocol; public ushort ip_checksum; public uint ip_srcaddr; public uint ip_destaddr;3.4. 主要功能的实现3.4.1. 程序界面菜单栏及工具栏包含了基本操作按钮，包括退出程序，关于信息，选择IP，开始捕获和导出日志。窗体主要为显示报文信息的列表区和具体字段区，分别用树视图显示。具体界面如图3-1所示。图3-13.4.2. 获

10、得主机IP通过System的Net类函数，容易获得主机的所有IP。代码如下：private void GetHostIP() string hostName = Dns.GetHostName(); IPHostEntry ipEntry = Dns.GetHostEntry(hostName); IPAddress addr = ipEntry.AddressList; foreach (IPAddress ip in addr) toolStripComboBox1.Items.Add(ip.ToString(); 具体结果如图3-2所示。图3-23.4.3. 显示列表捕获数据后，触发事件

11、，在事件处理函数里，将传递的参数信息添加到主窗体信息列表里。void rawSocket_PacketArrival(object sender, RawSocket.PacketArrivedEventArgs args)TreeNode rootNode = new TreeNode();TreeNode ipNode = MakeIPTreeNode(args);rootNode.Nodes.Add(ipNode);rootNode.Text = args.OriginationAddress + - + args.DestinationAddress;AddTreeNode addTr

12、eeNode = new AddTreeNode(OnAddTreeNode);reeView1.Invoke(addTreeNode, new object rootNode );结果如图3-3所示。图3-33.4.4. 详细信息点击列表项，该项对应数据包的详细信息会显示在窗体右侧树形显示。private void treeView1_NodeMouseClick(object sender, TreeNodeMouseClickEventArgs e) TreeNode curr = e.Node; if (curr.Level = 0) treeView2.Nodes.Clear();

13、TreeNode root = (TreeNode)curr.Nodes0.Clone(); treeView2.Nodes.Add(root); treeView2.ExpandAll(); 结果如图3-4所示。图3-43.4.5. 导出日志程序可以将当前列表的所有数据保存在日志文件里，默认路径为程序运行目录，以导出时间命名。代码如下：private void toolStripButton2_Click(object sender, EventArgs e) string logName = DateTime.Now.ToString(yyyyMMddhhmmss) + .log; Fil

14、eStream fs = new FileStream(logName, FileMode.Create, FileAccess.Write); StreamWriter sw = new StreamWriter(fs); foreach (TreeNode tr1 in treeView1.Nodes) sw.Write(tr1.Text + Environment.NewLine); TreeNode temp = tr1.Nodes0; sw.Write( + temp.Text + Environment.NewLine); foreach (TreeNode tr2 in temp

15、.Nodes) sw.Write( + tr2.Text + Environment.NewLine); sw.Write(Environment.NewLine); sw.Close(); fs.Close(); MessageBox.Show(日志保存成功!); 结果如图3-5所示。图3-5图3-6第四章 程序测试4. 程序测试经过调试和修改，程序完全实现设计要求，成功抓取了IP数据包，并分析显示了数据包各字段的信息，达到了这次实训的要求和目的。程序正常运行，能够捕获IP数据包，显示数据列表和数据项的详细信息，并且成功导出到日志文件。程序欢迎界面如图4-1所示。图4-1总结与体会通过这次课

16、程设计，我收获了很多。首先把所学知识加以利用和巩固，其次在实践中遇到问题去探索和学习，更增加了新知识。在程序设计编写过程中，使用异步来处理数据包的接受和处理，异步线程要添加数据项到主线程创建的界面，这就需要处理两个线程间的数据交换。使用托管函数调用主线程的控件，添加数据项，实践证明达到了预期的目的，积累了经验。这次的课程设计使我掌握了一定的网络编程知识，同时也掌握了探索问题解决问题的方法。更好的理解课本的知识，为以后的进一步学习和考试打下良好的基础。附录：程序主要代码/解析接收的数据包，形成PacketArrivedEventArgs时间数据类对象，并引发PacketArrival事件 uns

17、afe private void Receive(byte buf, int len) byte temp_tos = 0; byte temp_protocol = 0; uint temp_version = 0; ushort temp_identification = 0; int temp_flags = 0; int temp_fragmentOffset = 0; byte temp_ttl = 0; ushort temp_check = 0; uint temp_ip_srcaddr = 0; uint temp_ip_destaddr = 0; IPAddress temp

18、_ip; PacketArrivedEventArgs e = new PacketArrivedEventArgs(); fixed (byte* fixed_buf = buf) IPHeader* head = (IPHeader*)fixed_buf; temp_version = (uint)(head-ip_verlen & 0xF0) 4; e.IPVersion = temp_version.ToString(); e.HeaderLength = (uint)(head-ip_verlen & 0x0F) ip_tos; e.TypeOfService = string.Fo

19、rmat(0x0:x2 (1),temp_tos,temp_tos); temp_identification = head-ip_id; e.Identification = temp_identification.ToString(); temp_flags = (head-ip_offset) 13; e.Flags = temp_flags.ToString(); temp_fragmentOffset = (head-ip_offset) & 0x1FFF; e.FragmentOffset = temp_fragmentOffset.ToString(); temp_ttl = h

20、ead-ip_ttl; e.TimeToLive = temp_ttl.ToString(); temp_protocol = head-ip_protocol; switch (temp_protocol) case 1: e.Protocol = ICMP; break; case 2: e.Protocol = IGMP; break; case 6: e.Protocol = TCP; break; case 17: e.Protocol = UDP; break; default: e.Protocol = UNKNOWN; break; temp_check = head-ip_c

21、hecksum; e.Checkum = string.Format(0x0:x2, temp_check); temp_ip_srcaddr = head-ip_srcaddr; temp_ip_destaddr = head-ip_destaddr; temp_ip = new IPAddress(temp_ip_srcaddr); e.OriginationAddress = temp_ip.ToString(); temp_ip = new IPAddress(temp_ip_destaddr); e.DestinationAddress = temp_ip.ToString(); e

22、.PacketLength = (uint)len; e.MessageLength = (uint)len - e.HeaderLength; OnPacketArrival(e); /添加数据项private TreeNode MakeIPTreeNode(RawSocket.PacketArrivedEventArgs arg) TreeNode ipNode = new TreeNode(); ipNode.Text = IP数据包; ipNode.Nodes.Add(版本: + arg.IPVersion); ipNode.Nodes.Add(首部长度: + arg.HeaderLength); ipNode.Nodes.Add(服务类型: + arg.TypeOfService); ipNode.Nodes.Add(总长度: + arg.PacketLength); ipNode.Nodes.Add(标识: + arg.Identification); ipNode.Nodes.Add(标志: + arg.Flags); ipNode.Nodes.Add(片偏移量: + arg.FragmentOffset); ipNode.Nodes.Add(寿命: +arg.TimeToLive); ip