毕业设计开题报告网络连通性测试软件的设计与实现

1、题目网络连通性测试软件的设计与实现学生姓名班级学号专业一. 对指导教师下达的课题任务的学习与理解internet是一个跨越全球的计算机网络。通过internet可以在全球范围内将信息快速、有效和方便地传递。internet就像信息高速公路，它是人们日常生活的重要组成部分，所以对网络连通性的研究很有实用价值。本次毕设主要是研究网络的连通性，并研究网络的带宽和拓扑特性。设计并实现一个基于icmp协议的网络连通性测试软件，用于测试网络的连通性。当源主机与目的主机之间的链路可达时，给出链路的时延特性，和所经历的路由；当源主机与目的主机之间的链路不可达时，报告故障结点的ip地址。二. 阅读文献资料进行调

2、研的综述1 winsock api编程传统的网络api有netbios、重定向器、邮槽和管道，现今比较普遍使用的网络编程是winsock api。winsock api是一种与协议无关的网络api。2 tcp/ip协议tcp/ip协议包含的范围非常的广,是一种四层协议,包含了各种硬件软件需求的定义,我们这里只介绍软件方面的知识。udp协议(user datagram protocol 用户数据报协议)。是一种保护消息边界的,不保障可靠数据的传输。tcp协议(transmission control protocol 传输控制协议)。是一种流传输的协议.他提供可靠的,有序的,双向的,面向连接的传

3、输。其中，保护消息边界，就是指传输协议把数据当作一条独立的消息在网上传输,接收端只能接收独立的消息。也就是说存在保护消息边界,接收端一次只能接收发送端发出的一个数据包。而面向流则是无保护消息保护边界的,如果发送端连续发送数据,接收端有可能在 一次接收动作中,会接收两个或者更多的数据包。所以，udp协议的保护消息边界使得每一个消息都是独立的。而流传输,却把数据当作一串数据流,它不认为数据是一个一个的消息。icmp通常被认为是ip层的一部分。它传递差错报文以及其他需要注意的信息。icmp协议通常被ip层或更高层使用。一些icmp报文把差错报文返回给用户进程。icmp报文是在ip数据报内部被传输的。

4、所有报文的前4个字节都是一样的，但是剩下的其他字节则互不相同。类型字段可以有15个不同的值，以描述特定类型的icmp报文。某些icmp报文还使用代码字段的值来进一步描述不同的条件。检验和字段覆盖整个icmp报文。icmp的检验和是必需的。3 tcp/ip协议与winsock网络编程接口的关系winsock实际上可看作是tcp/ip协议的一种封装,你可以通过调用winsock的接口函数来调用tcp/ip的各种功能。例如我想用tcp/ip协议发送数据,你就可以使用winsock的接口函数send()来调用tcp/ip的发送数据功能,至于具体怎么发送数据,winsock已经帮你封装好了这种功能。4

5、winsock编程的流程对于任何基于winsock的编程首先我们必须要初始化winsock dll库。int wsastarup( word wversionrequested , lpwsadata lpwsadata )；其中，wversionrequested是我们要求使用的winsock的版本。调用这个接口函数可以初始化winsock 。然后我们必须创建一个套接字(socket)。socket socket( int af , int type , int protocol )；套接字可以说是winsock通讯的核心。winsock通讯的所有数据传输,都是通过套接字来完成的,套接字包含

6、了两个信息,一个是ip地址,一个是port端口号,使用这两个信息,我们就可以确定网络中的任何一个通讯节点。当我们调用了socket()接口函数创建了一个套接字后,我们必须把套接字与你需要进行通讯的地址建立联系,我们可以通过绑定函数bind()来实现这种联系。在联系之前，我们必须把主机字节转换成网络字节的顺序。当绑定完成之后,服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。int listen( socket s ,int backlog );这个函数可以让我们把套接字转成监听模式。如果客户端有了连接请求,我们还必须使用 int accept( socket s , struct sock

7、addr far* addr , int far* addrlen );来接受客户端的请求.而客户端的建立的流程则是初始化winsock ,然后创建socket套接字,再使用 int connect( socket s , const struct sockaddr far* name , int namelen ) ;来连接服务端。当服务器端和客户端建立连接以后,无论是客户端,还是服务器端都可以使用int send( socket s , const char far* buf , int len , int flags );int recv( socket s , char far* bu

8、f , int len , int flags );函数来接收和发送数据,因为,tcp连接是双向的.当要关闭通讯连结的时候，任何一方都可以调用int shutdown( socket s , int how ) ;来关闭套接字的指定功能。再调用int closesocket( socket s) ;来关闭套接字句柄。5 网络连通性测试原理网络连通性测试使用icmp报文和ip首部中的ttl字段（生存周期）。ttl字段是由发送端初始设置一个8 bit字段。每个处理数据报的路由器都需要把ttl的值减1或减去数据报在路由器中停留的秒数。由于大多数的路由器转发数据报的时延都小于1秒钟，因此ttl最终成为

9、一个跳站的计数器，所经过的每个路由器都将其值减1。当路由器收到一份ip数据报，如果其ttl字段是0或1，则路由器不转发该数据报（接收到这种数据报的目的主机可以将它交给应用程序，这是因为不需要转发该数据报。但是在通常情况下，系统不应该接收ttl字段为0的数据报）。相反，路由器将该数据报丢弃，并给信源机发一份icmp“超时”信息。连通性测试的关键在于包含这份icmp信息的ip报文的信源地址是该路由器的ip地址。我们现在可以得到连通性的操作过程。它发送一份ttl字段为1的ip数据报给目的主机。处理这份数据报的第一个路由器将ttl值减1，丢弃该数据报，并发回一份icmp超时报文（报文格式如图1所示）。

10、这样就得到了该路径中的第一个路由器的地址。然后模块发送一份ttl值为2的数据报，这样我们就可以得到第二个路由器的地址。继续这个过程直至该数据报到达目的主机。但是目的主机哪怕接收到ttl值为1的ip数据报，也不会丢弃该数据报并产生一份超时icmp报文，这是因为数据报已经到达其最终目的地。那么我们该如何判断是否已经到达目的主机了呢？0 7 8 15 16 31类型（0或1）代码(0或1)检验和未用(必须为0)ip首部(包括选项)原始ip数据报中数据的前8字节图1 icmp超时报文发送一份udp数据报给目的主机，但选择一个不可能的值作为udp端口号（大于30000），使目的主机的任何一个应用程序都不

11、可能使用该端口。因为，当该数据报到达时，将使目的主机的udp模块产生一份“端口不可达”错误的icmp报文（如图2所示）。当到达故障节点时，路由器收到一份ip数据报但又不能转发时，就发送一份icmp主机不可达报文。这样我们就知道故障结点的ip地址了。图2 udp端口不可达返回的icmp报文这样，连通性测试所要做的就是区分接收到的icmp报文是超时报文还是端口不可达报文，或是主机不可达以判断什么时候结束。连通性测试通过在udp数据报中存放发送请求的时间值来计算往返时间。当应答返回时，用当前时间减去存放在udp报文中的时间值，即是往返时间。6 拓扑推测方法icmp 协议是用于在主机、路由器之间传送控

12、制信息或差错信息的协议。通常用这种协议来测试主机是否可达、路由是否可用等网络信息。基于icmp 协议的拓扑发现方法的原理是，首先对一个指定的地址空间所有可能的ip 地址发出icmp echo 请求，通过icmp echo 应答来判断网络中设备的可达性，发现活动结点。然后再测量已发现的活动结点，利用icmp 超时和端口不可达信息来发现源结点到目的结点的路由信息；最后，分析获取的数据，构造网络拓扑连接情况。使用icmp 协议原理较为简单，对目标网络所做的限制条件少，适用性强，在进行拓扑发现的同时也检测了网络设备的活动性。但拓扑发现的准确性不好，对于路由器之间的连接关系的分析比较麻烦，构造网络拓扑图

13、较困难。而且，如果对一定范围的ip 逐一测试，费时且增加网络的负担。三. 根据任务书的任务及文献调研结果，初步拟定的执行（实施）方案（含具体进度计划）1 实施方案此次毕设主要分为以下几个部分一步步实现：1、向目标主机发送udp报文，ttl从1开始依次增加，udp端口大于30000。2、根据路由器返回的报文得到网络的连通性、主机之间路径的每个路由节点、往返时间。3、结果用可视化界面显示，并完善界面使得整个界面更人性化。2 设计进度(1)认真学习和理解毕业设计任务书的要求，完成开题报告。 2周(2)学习和掌握网络套接口api，学习和理解icmp协议的编程接口。 2周(3)对系统各模块的功能进行详细

14、设计。 2周(4)编程实现基于icmp协议的网络连通性测试软件的功能模块，并所设计的软件进行测试和分析。 6周(5)整理资料，撰写论文，准备答辩。 2周参考文献1 n. hu, p. steenkiste. evaluation and characterization of available bandwidth probing techniquesj. ieee journal on selected areas in communications, 2003, 21(6): 879-894.2 a. feldmann, c. greenberg. netscope: traffic en

15、gineering for ip networksj. ieee network special issue on internet traffic engineering, 2000: 11-19.3 g.bianchi,a.capone.throughput analysis of end-to-end measurement-based admission control in ipc. proceedings of ieee infocom, 2000: 1461-1470.4 wrichard stevens.tcpip详解卷1:协议m.范建华,胥光辉,张涛等译,北京:机械工业出版社,2006：50-80.5 汪晓平,钟军等,visual c+网络通信协议分析与应用实现m.北京:人民邮电出版社,2003:445-463.6 刘 敏, 李忠诚, 过晓冰等. 端到端的可用带宽测量方法j. 软件学报, 2006, 17(1): 108-116.7 林宇, 程时端, 邬海涛等. ip网端到端性能测量技