计算机网络-课程设计-IP数据包解析

1、课设名称：IP数据包解析班 级：学 号：姓 名：指导老师：日期：2012.6.151Ip数据包解析目录1.课程设计目的12.课程设计要求13.程序设计分析13.1 网卡设置13.2 使用套接字23.2.2 接收数据包23.3 定义IP头部的数据结构33.4 IP包的解析33.5 协议的定义43.6捕获处理44.运行结果55.总结56.源程序代码61.课程设计目的 本课程设计的目的就是设计一个捕获并解析IP数据包的程序，并根据这个程序，说明IP数据包的结构及IP协议的相关问题，从而对IP层的工作原理有更好的理解和认识。2.课程设计要求 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

2、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：ipparse logfile，其中ipparse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3.程序设计分析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

3、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。3.2 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:   

4、0;   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，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

5、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_HE

6、ADERunsigned short ip_version, /*IP的版本号 */ip_hdr_len；              /*IP包头的长度*/ip_tos；               /*IP包的服务类型*/ip_total_len；       

7、60;      /*IP包的总长度*/ip_id；                 /*IP包的分段标识*/ip_flags；                  /*IP包的分段标志*/ip_frag_offset； 

8、  /*IP包的分段偏移*/ip_ttl；                 /*IP包的生存时间*/ip_proto；                 /*IP包的高层协议*/ip_hdr_chksum;       &

9、#160;  /*IP包的校验和*/struct IPADDRESS ip_src_addr；   /*IP包的源IP地址*/ip_dest_addr；                 /*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，

10、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; /*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,

11、&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。4.运行结果截获IP数据包程序运行结果如下：5.总结 在本次课程设计中，通过

12、多次上机的实践，充分利用所学的计算机网络以及socket编程与C语言编程的知识，并上网搜索一部分相当资料，粗略设计出该程序。 通过本次课程设计，充分运用了所学的计算机网络知识，设计出了如何解析IP数据包，从而更加深刻的了解到了IP数据包的结构及IP协议的相关问题，从而对IP层的工作原理有更好的理解和认识。 在课程设计的过程也碰到的不少问题。例如：对IP数据包的结构不了解、IP层工作原理也不熟悉、C语言编程基础差等一系列问题。让我认识到了自己的很大不足，在以后的学习过程中还将努力提高。6.源程序代码#include "winsock2.h"#include "ws2

13、tcpip.h"#include "iostream.h"#include "stdio.h"#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")#define IO_RCVALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1)#define BUFFER_SIZE 65535/* 定义IP头部数据结构 */typedef struct _IP_HEADERunionBYTE Version; /版本（前4位）BYTE HdrLen; /报头标长（后四位），IP头长度;BYTE ServiceType; /服务类

14、型WORD TotalLen; /总长度WORD ID; /标识unionWORD Flags;WORD FragOff;BYTE TimeToLive;BYTE Protocol;WORD HdrChksum;DWORD SrcAddr;DWORD DstAddr;BYTE Options;IP_HEADER;/逐位解析IP头中的信息，获取版本号void getVersion(BYTE b,BYTE &version)version = b>>4;void getIHL(BYTE b,BYTE &result)result = (b & 0x0f) *4;

15、/解析服务类型char * parseServiceType_getProcedence(BYTE b)switch(b>>5)case 7:return "Network Control"case 6:return "Internet work Control"case 5:return "CRITIC/ECP"case 4:return "Flash Override"case 3:return "Falsh"case 2:return "Immediate"

16、case 1:return "Priority"case 0:return "Routine"default:return "Unknown"char * parseServiceType_getTOS(BYTE b)b=(b>>1)&0x0f;switch(b)case 0:return "Normal service" case 1:return "Minimize monetary cost"case 2:return "Maximize reliabilit

17、y"case 4:return "Maximize throughput"case 8:return "Minimize delay"case 15:return "Maximize security"default:return "Unknown"/* 获取禁止分片标志和分片标志 */void getFlags(WORD w,BYTE &DF, BYTE &MF)DF=(w>>14)&0x01;MF=(w>>13)&0x01;/* 获取分片偏移量

18、*/void getFragoff(WORD w,WORD &fragoff)fragoff=w&0x1ffff;/获取协议char * getProtocol(BYTE Protocol)switch (Protocol)case 1: return "ICMP"case 2:return "IGMP"case 3:return "GGP"case 4:return "IP in IP "case 6:return "TCP"case 8:return "EGP&qu

19、ot;case 17:return "UDP"case 41:return "IPv6"case 46:return "OSPF"default:return "UNKNOWN"/* 解析IP数据包 */void ipparse(FILE * file,char *buffer)IP_HEADER ip = *(IP_HEADER *)buffer;fseek(file,0,SEEK_END);BYTE version;getVersion(ip.Version,version);fprintf(file,&quo

20、t;版本=IPV%drn",version);BYTE headerLen;getIHL(ip.HdrLen,headerLen);fprintf(file,"头长度=%d(BYTE)rn",headerLen);fprintf(file,"服务类型=%s,%srn",parseServiceType_getProcedence(ip.ServiceType),parseServiceType_getTOS(ip.ServiceType);fprintf(file,"数据报长度=%d(BYTE)rn",ip.TotalLen

21、);fprintf(file,"数据报ID=%drn",ip.ID);/* DF表示禁止分片标志，MF表示分片标记 */BYTE DF,MF;getFlags(ip.Flags,DF,MF);fprintf(file,"分段标志 DF=%d,MF=%drn",DF,MF);WORD fragOff;getFragoff(ip.FragOff,fragOff);fprintf(file,"分段偏移值=%drn",fragOff);fprintf(file,"生存期=%d(hops)rn",ip.TimeToLive)

22、;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");/* 程序入口 */

23、int main(int argc,char *argv)/* cmd参数 */if(argc!=2)printf("usage error!n");return -1;FILE *file;/* 以读写的方式建立一个文本文件logfile.txt */if(file=fopen(argv1,"w+")=NULL)printf("fail to open file %s","logfile.txt");return -1;WSAData wsData;/* 启动2.2版本的Socket，并将Socket版本信息保存

24、到wsData中 */if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsData)!=0)printf("WSA startup failed!n");return -1;fprintf(file,"Socket初始化.rn");fprintf(file,"=rn");fprintf(file,"描述：%srn",wsData.szDescription);fprintf(file,"状态：%srn",wsData.szSystemStatus);fprintf(file,&

25、quot;=rn");SOCKET sock;/* 创建原始套接字 */if(sock=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP)=INVALID_SOCKET)printf("Can not create socket!n");return -1;BOOL flag=true;/* 设置IP头操作选项 */if(setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(CHAR*)&flag,sizeof(flag)=SOCKET_ERROR)printf("setsockopt failed!n

26、");return -1;char hostName128;/* 获取本地主机名 */if(gethostname(hostName,100)=SOCKET_ERROR)printf("gethostname failed!n");return -1;hostent *pHostIP;/* 根据主机名获取主机信息 */if(pHostIP=gethostbyname(hostName)=NULL)printf("gethostbyname failed!n");return -1;printf("Hostname: %srn",pHostIP->h_name);printf("IPAddress: %srn",inet_ntoa(*(struct in_addr *)pHostIP-&g