计算机网络 ip数据包解析

1、 目 录1.需求分析-12.总体设计-13.详细设计-24.源程序-65.运行结果-126.实验总结-147.参考资料-14一需求分析 本设计的目标是捕获网络中的IP数据包，解析数据包的内容，将结果显示在标准输出上，并同时写入日志文件。程序的具体要求如下：1）以命令行形式运行：hhb logfile，其中hhb是程序名, 而logfile则代表记录结果的日志文件。 2）在标准输出和日志文件中写入捕获的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）当程序接收到键盘输入Ctrl+C时退出二总体设

2、计 为了获取网络中的IP数据包，必须对网卡进行编程，我们使用套接字进行编程。 使用套接字 接收数据包 定义IP头部的数据结构 IP包的解析程序流程图：三详细设计3.1 网卡设置 为了获取网络中的IP数据包，必须对网卡进行编程，在这里使用套接字(socket)进行编程。但是，在通常情况下，网络通信的套接字程序只能响应与自己硬件地址相匹配的数据包或是以广播形式发出的数据包。对于其他形式的数据包，如已到达网络接口，但却不是发送到此地址的数据包，网络接口在骓投递地址并非自身地址之后将不引起响应，也就是说应用程序无法收取与自己无关的数据包。我们要想获取网络设备的所有数据包，就是需要将网卡设置为混杂模式。

3、3.2 使用套接字 套接字分为三种，即流套接字(Stream socket)、数据报套接字(Datagram Socket)和原始套接字(Raw Socket)。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码如下：   Socket sock:       Sock=wsasocket(af_inet,sock_raw,ipproto-ip,null,0,wsa-flag-overlapped):本设计不用考虑超时情况。创建套接后，IP头就会包含在接收数据包中。然后，我可以设置IP头操作选项

4、，调用setsockopt函数。其中flag设置为true,并设定IP-HDRINCL选项，表明用户可以亲自对IP头进行处理。最后使用bind()函数将socket绑定到本地网卡上。绑定网卡后，需用WSAIoctl()函数把网卡设置为混杂模式，使网卡能够接收所有的网络数据。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。3.2.2 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

5、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。3.3 定义IP头部的数据结构程序需要定义一个数据结构表示IP头部。其代码如下：struct IP_HEADERunsigned short ip_version, /*IP的版本号 */ip_hdr_len；              /*IP包头的

6、长度*/ip_tos；               /*IP包的服务类型*/ip_total_len；              /*IP包的总长度*/ip_id；              

7、;   /*IP包的分段标识*/ip_flags；                  /*IP包的分段标志*/ip_frag_offset；   /*IP包的分段偏移*/ip_ttl；                 /*IP包的生存时间*

8、/ip_proto；                 /*IP包的高层协议*/ip_hdr_chksum;          /*IP包的校验和*/struct IPADDRESS ip_src_addr；   /*IP包的源IP地址*/ip_dest_addr；        

9、         /*IP包的目的IP地址*/ipheader;3.4 IP包的解析 解析IP包的字段有两种策略。针对长度为8位、16位和32位的字段(或子字段)时，可以利用IP-HEADER的成员直接获取。要解析长度不是8位倍数的字段(或子字段)时，可以利用C语言中的移位以人、及与、或操作完成。3.5 协议的定义(包含相应的头文件#include #include）： DWORD dwIoControlCode=SIO_RCVALL, /*接收所有的IP包*/dwProtocol=IPPROTO_IP;

10、 /*协议类型为IP*/3.6捕获处理1.加载 Winsock；2.创建一个接收原始IP包的socket连接；3.绑定到一个接口；4.进行WSAIoctl设置，接收所有的IP数据包。代码如下：if (WSAIoctl(s, dwIoControlCode, &optval, sizeof(optval),NULL, 0, &dwBytesRet, NULL, NULL) = SOCKET_ERROR)5.接着设定一个线程进行捕获：（1）创建一个接收IP包的链表头；（2）设置一个标识，为真，则不断进行IP包的捕获；（3）建立一个新的结点，将捕获的数据包加入到该结点；（4）如果链表

11、的长度达到指定的长度，创建一个线程对该链表的IP包进行解析；再设置一个在IP数据包链表不足给定的长度，而又中止IP捕获时，对链表的处理；（5）为下一个IP包链表创建一个链表头。(6).建立一个进行IP包解析并显示的线程，进行解析IP数据包，然后显示IP数据包。四源程序#include<iostream> #include<winsock2.h> #include<ws2tcpip.h> #include<fstream>#include <windows.h> #pragma comment(lib,"ws2_32"

12、;) /指定连接到网络应用和internet#define IO_RCVALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1) typedef struct IP_HEAD union /定义联合 unsigned char Version; unsigned char HeadLen; ; unsigned char ServiceType; unsigned short TotalLen; unsigned short Identifier; union unsigned short Flags; unsigned short FragOffset; ; unsigned char TimeT

13、oLive; unsigned char Protocol; unsigned short HeadChecksum; unsigned int SourceAddr; unsigned int DestinAddr; unsigned char Options; ip_head; /定义IP头部的数据结构void main(int argc,char *argv) using namespace std; ofstream outfile("D:logfile.txt",ios:out);if(argc!=2) cout<<endl<<"

14、请以下格式输入命令行:PackParse packet_sum"<<endl; return; WSADATA WSAData; if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &WSAData)!=0) cout<<endl<<"WSASTartup初始化失败"<<endl; return; SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP); /三个参分别为通信发生的区字段，套接字的类型，与IP协议if(sock=INVALID_SOCKET) cou

15、t<<endl<<"创建Socket失败!"<<endl; closesocket(sock); WSACleanup(); BOOL flag=TRUE; if(setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char *) &flag,sizeof(flag)=SOCKET_ERROR) cout<<endl<<"setsockopt操作失败:"<<WSAGetLastError()<<endl; closesocket(sock

16、); WSACleanup(); char hostName128;/获取主机名 if(gethostname(hostName,100)=SOCKET_ERROR) cout<<endl<<"gethostname操作失败:"<<WSAGetLastError()<<endl; closesocket(sock); WSACleanup(); hostent *pHostIP; /获取本地IPif(pHostIP=gethostbyname(hostName)=NULL) cout<<endl<<&q

17、uot;gethostbyname操作失败:"<<WSAGetLastError()<<endl; closesocket(sock); WSACleanup(); sockaddr_in host_addr;/ host_addr.sin_family=AF_INET; host_addr.sin_port=htons(6000); host_addr.sin_addr=*(in_addr *)pHostIP->h_addr_list0; if(bind(sock,(PSOCKADDR)&host_addr,sizeof(host_addr)=

18、SOCKET_ERROR) cout<<endl<<"bind操作失败:"<<WSAGetLastError()<<endl; closesocket(sock); /绑定网卡WSACleanup(); DWORD dwBufferLen10; DWORD dwBufferInLen=1; DWORD dwBytesReturned=0; if(WSAIoctl(sock , IO_RCVALL ,&dwBufferInLen , sizeof(dwBufferInLen) , &dwBufferLen,siz

19、eof(dwBufferLen),&dwBytesReturned,NULL,NULL)=SOCKET_ERROR) cout<<endl<<"WSAIoctl操作失败:"<<WSAGetLastError()<<endl; closesocket(sock); /将网卡设为混杂模式，以接受所有数据WSACleanup(); cout<<endl<<"开始解析IP包:"<<endl; char buffer65535; /设置缓冲区int packsum=atoi

20、(argv1); /字符串转换为整形for(int i=0;i<packsum;i+) if(recv(sock,buffer,65535,0)>0) /四个参数分别是套接字描述符，缓冲区的地址，缓冲区大小，附加标志 ip_head ip=*(ip_head *)buffer; cout<<"-"<<endl; cout<<"版本:"<<(ip.Version>>4)<<endl; /获取头部长度字段cout<<"头部长度:"<<

21、;(ip.HeadLen &0x0f)*4)<<endl; /获取头部长度字段cout<<"服务类型:Priority"<<(ip.ServiceType>>5)<<", Service"<<(ip.ServiceType>>1)&0x0f)<<endl; /优先级子域和TOS子域cout<<"总长度:"<<ip.TotalLen<<endl;/获取总长度字段 cout<<&q

22、uot;标识符:"<<ip.Identifier<<endl;/获取标识字段 cout<<"标志位:"<<(ip.Flags>>15)&0x01)<<",DF= "<<(ip.Flags>>14)&0x01)<<",Mf="<<(ip.Flags>>13)&0x01)<<endl; /获得标志字段cout<<"片偏移:"<

23、<(ip.FragOffset&0x1fff)<<endl; /获取分段偏移字段cout<<"生存周期:"<<(int)ip.TimeToLive<<endl; /获取生存时间字段cout<<"协议:Protocol"<<(int)ip.Protocol<<endl; /获取协议字段cout<<"头部校验和:"<<ip.HeadChecksum<<endl; /获取头校验和字段cout<<&

24、quot;原地址:"<<inet_ntoa(*(in_addr *)&ip.SourceAddr)<<endl; /获取源IP地址字段cout<<"目的IP地址:"<<inet_ntoa(*(in_addr *)&ip.DestinAddr)<<endl; /获取目的IP地址字段outfile<<"-"<<endl; outfile<<"版本:"<<(ip.Version>>4)<&l

25、t;endl; outfile<<"头部长度:"<<(ip.HeadLen &0x0f)*4)<<endl; outfile<<"服务类型:Priority"<<(ip.ServiceType>>5)<<", Service"<<(ip.ServiceType>>1)&0x0f)<<endl; outfile<<"总长度:"<<ip.TotalLen<<endl; outfile<<"标识符:"<<ip.Identifier<<endl; outfile<<"标志位:"<<(ip.Flags>>15)&0x01)<<",DF= "<&