计算机网络课程设计-数据包发送和接受程序的实现

1、计算机网络课程设计 题 目 数据包发送和接受程序的实现 学 院 计算机学院 专 业 软件工程 班 别 10级(4)班 学 号 3110006379 姓 名 陈泳鑫 2012年12月21日数据包发送和接受程序的实现一、设计题目与要求1.设计题目发送TCP数据包2.设计要求本设计的功能是填充一个TCP数据包，并发送给目的主机。1）以命令行形式运行：SendTCP source_ip source_port dest_ip dest_port，其中SendTCP是程序名，source_ip为源端IP地址，source_port为源端口号，dest_ip为目的地址，dest_port为目的端口号。2）

2、其他的TCP头部参数请自行设定。3）数据字段为“This is my homework of network,I am happy!”。4）成功发送后在屏幕上输出“send OK”。三、详细设计本课程设计的目标是发送一个TCP数据包，可以利用原始套接字来完成这个工作。整个程序由初始化原始套接字和发送TCP数据包两个部分组成。当应用进程需要通过TCP发送时，它就将此应用层报文传送给执行TCP协议的传输实体。TCP传输实体将用户数据加上TCP报头，形成TCP数据包，在TCP数据包上增加IP头部，形成IP包。如图-1显示的是TCP数据包和IP包得关系。TCP协议的数据传输单位称为报文段，其格式如图-

3、2所示。报文段报头的长度是20B60B,选项部分长度最多为40B。TCP报文段主要包括以下字段。端口号：端口号字段包括源端口号和目的端口号。每个端口号的长度是16位，分别表示发送该TCP包的应用进程的端口号和接收该TCP包的应用进程的端口号。 IP报头TCP报头TCP数据IP数据图-1 TCP数据包加上IP报头形成IP包序号：长度为32位。由于TCP协议是面向数据流的，它所传送的报文段可以视为连续的数据流，因此需要给每一字节编号。序号字段的“序号”指的是本报文段数据的第一个字节的序号。确认号：该字段的长度为32位，它表示接收端希望接收下一个TCP包的第一个字节的序号。报文长度：该字段长度为4位

4、。TCP报文长度是以4B为一个单元来计算的，实际上报文长度在20B60B之间。因此这个字段的值在515之间。TCP头部数据源端口号目的端口号序号确认号报文长度 保留URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小校验和紧急指针选项及填充图-2 TCP数据包头部的格式保留：长度为6位，留做今后使用，目前全部置0.控制：这个字段定义了6种不同的标志，每一个标志占一位，在同一时间可以设置一位或多位。URG位为1时，表明应尽快把数据传送给应用程序，否则表明允许数据在缓存中存放一段时间。RST位为1时，表明要强制切断连接。SYN位为1时，表明有确立连接的请求，这时，把序号字段的初始值作为序号字段的值，以便开

5、始通信。FIN位为1时，表明发送放已经没有数据发送了。窗口大小：长度为16位，指向必须紧急处理的数据的位置，因此最多能够传送的数据为65535B。紧急指针：该字段长度为16，指向必需紧急处理的位置，只有当标志URG=1时紧急指针才生效。从TCP报头后面的报文数据开始，到紧急指针所指出长度的数据，就是必须紧急处理的数据。选项： 该字段可以多达40B，包括单字节选项和多字节选项。校验和：该字段长度为16位，校验和的校验范围包括伪头部，TCP报头以及应用层来的数据。其计算方法与IP协议头部校验和的计算方法一样。伪头部为12B，它本身并不是TCP数据包的真头部，只是在计算校验和时，临时和TCP数据包连

6、接在一起。伪头部的格式如图-3所示0 8 16 24 31源IP地址目的IP地址00000000协议号（6）TCP长度创建一个原始套接字，并设置IP头选项SOCKET sock; sock = socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP); 或者： sock=WSASoccket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED); 这里，设置了SOCK_RAW标志，表示我们声明的是一个原始套接字类型。为使用发送接收超时设置,必须将标志位置位置为WSA_FLAG_OVERLAPPED。在本课程设计中，发送TC

7、P包时隐藏了自己的IP地址，因此我们要自己填充IP头，设置IP头操作选项。其中flag设置为ture，并设定 IP_HDRINCL 选项，表明自己来构造IP头。setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&Flag, sizeof(Flag);int timeout=1000；setsockopt(sock, SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout);在这里我们使用基本套接字SOL_SOCKET，设置SO_SNDTIMEO表示使用发送超时设置，超时时间设置为1000ms。

8、构造IP头和TCP头这里， IP头和TCP头以及TCP伪部的构造请参考下面它们的数据结构。typedef struct _iphdr /定义IP首部 UCHAR h_lenver; /4位首部长度+4位IP版本号 UCHAR tos; /8位服务类型TOS USHORT total_len; /16位总长度（字节） USHORT ident; /16位标识 USHORT frag_and_flags; /3位标志位 UCHAR ttl; /8位生存时间 TTL UCHAR proto; /8位协议 (TCP, UDP 或其他) USHORT checksum; /16位IP首部校验和 ULON

9、G sourceIP; /32位源IP地址 ULONG destIP; /32位目的IP地址 IP_HEADER; typedef struct psd_hdr /定义TCP伪首部 ULONG saddr; /源地址 ULONG daddr; /目的地址 UCHAR mbz; /没用UCHAR ptcl; /协议类型 USHORT tcpl; /TCP长度 PSD_HEADER; typedef struct _tcphdr /定义TCP首部 USHORT th_sport; /16位源端口 USHORT th_dport; /16位目的端口 ULONG th_seq; /32位序列号 ULO

10、NG th_ack; /32位确认号 UCHAR th_lenres; /4位首部长度/6位保留字 UCHAR th_flag; /6位标志位 USHORT th_win; /16位窗口大小 USHORT th_sum; /16位校验和 USHORT th_urp; /16位紧急数据偏移量 TCP_HEADER; 3.计算校验和的子函数在填充数据包的过程中，需要调用计算校验和的函数checksum两次，分别用于校验IP头和TCP头部（加上伪头部），其实现代码如下：USHORT checksum(USHORT *buffer, int size) unsigned long cksum=0; w

11、hile(size 1) cksum+=*buffer+; size -=sizeof(USHORT); if(size ) cksum += *(UCHAR*)buffer; cksum = (cksum 16) + (cksum & 0 xffff); cksum += (cksum 16); return (USHORT)(cksum);4.流程图调试分析本程序流程简单，调试过程中没有出现大的问题。调试过程中没有出现重大的语法错误，主要是运行的结果不理想，和预期的结果有差距。填充数据包的程序部分是不容易出错的。至于数据包的发送，由于是利用函数sendto()来实现的，而sendto()是

12、面向UDP的,将协议类型修改为UDP(Hto=IPPROTO_UDP;)后，调试运行成功，问题得到解决。调试时，要添加#include #include #pragma comment(lib,ws2_32.lib)不然编译出错。使用说明输入:sendtcp 23 100 24 200 ，然后回车，出现send ok！表示已经正确发送。源代码#include #include #include #include #include #include #include #include #pragma comment(lib,ws2_3

13、2.lib)#define IPVER 4 /IP协议预定#define MAX_BUFF_LEN 65500 /发送缓冲区最大值typedef struct ip_hdr /定义IP首部 UCHAR h_verlen; /4位首部长度,4位IP版本号 UCHAR tos; /8位服务类型TOS USHORT total_len; /16位总长度（字节） USHORT ident; /16位标识 USHORT frag_and_flags; /3位标志位 UCHAR ttl; /8位生存时间 TTL UCHAR proto; /8位协议 (TCP, UDP 或其他) USHORT checks

14、um; /16位IP首部校验和 ULONG sourceIP; /32位源IP地址 ULONG destIP; /32位目的IP地址 IP_HEADER; typedef struct tsd_hdr /定义TCP伪首部 ULONG saddr; /源地址ULONG daddr; /目的地址 UCHAR mbz; /UCHAR ptcl; /协议类型 USHORT tcpl; /TCP长度 PSD_HEADER; typedef struct tcp_hdr /定义TCP首部 USHORT th_sport; /16位源端口 USHORT th_dport; /16位目的端口 ULONG th

15、_seq; /32位序列号 ULONG th_ack; /32位确认号 UCHAR th_lenres; /4位首部长度/6位保留字 UCHAR th_flag; /6位标志位 USHORT th_win; /16位窗口大小 USHORT th_sum; /16位校验和 USHORT th_urp; /16位紧急数据偏移量 TCP_HEADER; /CheckSum:计算校验和的子函数 USHORT checksum(USHORT *buffer, int size) unsigned long cksum=0; while(size 1) cksum+=*buffer+; size -=si

16、zeof(USHORT); if(size) cksum += *(UCHAR*)buffer; cksum = (cksum 16) + (cksum & 0 xffff); cksum += (cksum 16); return (USHORT)(cksum); int main(int argc, char* argv) WSADATA WSAData; SOCKET sock; IP_HEADER ipHeader; TCP_HEADER tcpHeader; PSD_HEADER psdHeader; char Sendto_BuffMAX_BUFF_LEN; /发送缓冲区 unsi

17、gned short check_BuffMAX_BUFF_LEN; /检验和缓冲区 const char tcp_send_data=This is my homework of networt,I am happy!; BOOL flag; int rect,nTimeOver; if (argc!= 5) printf(Useage: sendtcp soruce_ip source_port dest_ip dest_port n); return false; if (WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &WSAData)!=0) printf(WSAStartup

18、Error!n); return false; if(sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED)=INVALID_SOCKET) printf(Socket Setup Error!n); return false; flag=true; /设置选项值 IP_HDRINCL为要设置的选项值 if(setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char*)&flag,sizeof(flag)=SOCKET_ERROR) printf(setsockopt IP_HD

19、RINCL error!n); return false; nTimeOver=1000; /设置选项值 SO_SNDTIMEO为要设置的选项值 if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (char*)&nTimeOver, sizeof(nTimeOver)=SOCKET_ERROR) printf(setsockopt SO_SNDTIMEO error!n); return false; /填充IP首部 ipHeader.h_verlen=(IPVER4 | sizeof(ipHeader)/sizeof(unsigned long);

20、ipHeader.tos=(UCHAR)0; ipHeader.total_len=htons(unsigned short)sizeof(ipHeader)+sizeof(tcpHeader)+sizeof(tcp_send_data); ipHeader.ident=0; /16位标识 ipHeader.frag_and_flags=0; /3位标志位 ipHeader.ttl=128; /8位生存时间 ipHto=IPPROTO_UDP; /协议类型 ipHeader.checksum=0; /检验和暂时为0 ipHeader.sourceIP=inet_addr(ar

21、gv1); /32位源IP地址 ipHeader.destIP=inet_addr(argv3); /32位目的IP地址 /计算IP头部检验和 memset(check_Buff,0,MAX_BUFF_LEN); memcpy(check_Buff,&ipHeader,sizeof(IP_HEADER); ipHeader.checksum=checksum(check_Buff,sizeof(IP_HEADER); /构造TCP伪首部 psdHeader.saddr=ipHeader.sourceIP; psdHeader.daddr=ipHeader.destIP; psdHeader.m

22、bz=0; psdHeader.ptcl=ipHto; psdHeader.tcpl=htons(sizeof(TCP_HEADER)+sizeof(tcp_send_data); /填充TCP首部 tcpHeader.th_dport=htons(atoi(argv4); /16位目的端口号 tcpHeader.th_sport=htons(atoi(argv2); /16位源端口号 tcpHeader.th_seq=0; /SYN序列号 tcpHeader.th_ack=0; /ACK序列号置为0 /TCP长度和保留位 tcpHeader.th_lenres=(sizeo

23、f(tcpHeader)/sizeof(unsigned long)4|0); tcpHeader.th_flag=2; /修改这里来实现不同的标志位探测，2是SYN，1是/FIN，16是ACK探测 等等 tcpHeader.th_win=htons(unsigned short)16384); /窗口大小 tcpHeader.th_urp=0; /偏移大小 tcpHeader.th_sum=0; /检验和暂时填为0 /计算TCP校验和 memset(check_Buff,0,MAX_BUFF_LEN); memcpy(check_Buff,&psdHeader,sizeof(psdHeader); memcpy(check_Buff+sizeof(psdHeader),&tcpHeader,sizeof(tcpHeader); memcpy(check_Buff+sizeof(PSD_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER),tcp_send_data,sizeof(tcp_send_data); tcpHeader.th_sum=ch