C+課程設(shè)計-數(shù)據(jù)包捕獲與分析

1、數(shù)據(jù)包捕獲與分析摘 要 本課程設(shè)計通過Ethereal捕捉實時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析流程對數(shù)據(jù)包在TCP/IP各層協(xié)議中進行實際解包分析，讓網(wǎng)絡(luò)研究人員對數(shù)據(jù)包的認(rèn)識上升到一個感性的層面，為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析提供技術(shù)手段。最后根據(jù)Ethereal的工作原理，用Visual C編寫一個簡單的數(shù)據(jù)包捕獲與分析軟件。關(guān)鍵詞 協(xié)議分析；Ethereal；數(shù)據(jù)包；Visual C1引言本課程設(shè)計通過技術(shù)手段捕獲數(shù)據(jù)包并加以分析，追蹤數(shù)據(jù)包在TCP/IP各層的封裝過程，對于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究具有重要的意義。Ethereal是當(dāng)前較為流行的圖形用戶接口的抓包軟件,是一個可以用來監(jiān)視所有在網(wǎng)絡(luò)上被傳送的包,并分

2、析其內(nèi)容的程序。它通常被用來檢查網(wǎng)絡(luò)工作情況,或是用來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)程序的bugs。通過ethereal對TCP、UDP、SMTP、telnet和FTP等常用協(xié)議進行分析,非常有助于網(wǎng)絡(luò)故障修復(fù)、分析以及軟件和協(xié)議開發(fā)。，它以開源、免費、操作界面友好等優(yōu)點廣為世界各地網(wǎng)絡(luò)研究人員使用為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析搭建了一個良好的研究平臺。1.1課程設(shè)計的內(nèi)容(1)掌握數(shù)據(jù)包捕獲和數(shù)據(jù)包分析的相關(guān)知識；(2)掌握Ethreal軟件的安裝、啟動，并熟悉用它進行局域網(wǎng)數(shù)據(jù)捕獲和分析的功能；(3)設(shè)計一個簡單的數(shù)據(jù)包捕獲與分析軟件。1.2課程設(shè)計的要求(1)按要求編寫課程設(shè)計報告書，能正確闡述設(shè)計結(jié)果。(2)通過課程設(shè)計培

3、養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，認(rèn)真的工作作風(fēng)和團隊協(xié)作精神。(3)學(xué)會文獻檢索的基本方法和綜合運用文獻的能力。(4)在老師的指導(dǎo)下，要求每個學(xué)生獨立完成課程設(shè)計的全部內(nèi)容。1.3課程設(shè)計平臺Windows XP；Ethereal；Visual C2使用Ethereal對數(shù)據(jù)包進行捕獲與分析2.1軟件Ethereal 簡介Ethereal （Ethereal：A Network Packet Sniffing Tool）是當(dāng)前較為流行的一種計算機網(wǎng)絡(luò)調(diào)試和數(shù)據(jù)包嗅探軟件。Ethereal 基本類似于tcpdump，但Ethereal 還具有設(shè)計完美的 GUI 和眾多分類信息及過濾選項。用戶通過 Ethe

4、real，同時將網(wǎng)卡插入混合模式，可以查看到網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的所有通信流量。 Ethereal 應(yīng)用于故障修復(fù)、分析、軟件和協(xié)議開發(fā)以及教育領(lǐng)域。它具有用戶對協(xié)議分析器所期望的所有標(biāo)準(zhǔn)特征，并具有其它同類產(chǎn)品所不具備的有關(guān)特征。Ethereal 主要具有以下特征： 在實時時間內(nèi)，從網(wǎng)絡(luò)連接處捕獲數(shù)據(jù)，或者從被捕獲文件處讀取數(shù)據(jù)；Ethereal 可以讀取從 tcpdump（libpcap）、網(wǎng)絡(luò)通用嗅探器（被壓縮和未被壓縮）、SnifferTM 專業(yè)版、NetXrayTM、Sun snoop 和 atmsnoop、Shomiti/Finisar 測試員、AIX 的 iptrace、Microsoft

5、 的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器、Novell 的 LANalyzer、RADCOM 的 WAN/LAN 分析器、 ISDN4BSD 項目的 HP-UX nettl 和 i4btrace、Cisco 安全 IDS iplog 和 pppd 日志（ pppdump 格式）、WildPacket 的 EtherPeek/TokenPeek/AiroPeek 或者可視網(wǎng)絡(luò)的可視 UpTime 處捕獲的文件。此外 Ethereal 也能從 Lucent/Ascend WAN 路由器和 Toshiba ISDN 路由器中讀取跟蹤報告，還能從 VMS 的 TCPIP 讀取輸出文本和 DBS Etherwatch。 從以太網(wǎng)

6、、FDDI、PPP、令牌環(huán)、IEEE 802.11、ATM 上的 IP 和回路接口（至少是某些系統(tǒng)，不是所有系統(tǒng)都支持這些類型）上讀取實時數(shù)據(jù)。 通過 GUI 或 TTY 模式 tethereal 程序，可以訪問被捕獲的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。通過 editcap 程序的命令行交換機，有計劃地編輯或修改被捕獲文件。 當(dāng)前602協(xié)議可被分割。 輸出文件可以被保存或打印為純文本或 PostScript格式。 通過顯示過濾器精確顯示數(shù)據(jù)。 顯示過濾器也可以選擇性地用于高亮區(qū)和顏色包摘要信息。所有或部分被捕獲的網(wǎng)絡(luò)跟蹤報告都會保存到磁盤中1。2.2 利用Ethereal捕獲數(shù)據(jù)包安裝完Ethereal后，單擊Cap

7、ture下的Option菜單，打開捕獲選項對話框，設(shè)置好捕捉接口（interface）和過濾器(capture filter)，設(shè)置混雜模式（promiscuous mode）選項(此選項使得網(wǎng)卡并不檢驗數(shù)據(jù)幀的目的地址，用以截獲網(wǎng)上的任何幀)，其他選項可采用默認(rèn)設(shè)置如圖2-1，再單擊Start按鈕即可實時截獲數(shù)據(jù)包。用Ethereal的捕獲窗口如圖2-2，捕獲到的實時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的部分截圖見圖2-3。所截獲的數(shù)據(jù)包分別在包列表(PackList)、包細(xì)節(jié)（Packet Details）和包字節(jié)(PackeBytes)三欄窗口中顯示。其中上欄的包列表窗口按截獲的時間順序顯示出數(shù)據(jù)包的基本信息：編

8、號（代表收到數(shù)據(jù)包的次序）、時間、源地址、目的地址協(xié)議名稱以及關(guān)于此數(shù)據(jù)包的摘要信息；中間欄的包細(xì)節(jié)窗口以樹形顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)包在各協(xié)議層的封裝細(xì)節(jié)，包括首部和數(shù)據(jù)；下欄的包字節(jié)窗口則以十六進制和ASCII碼顯示被截獲數(shù)據(jù)包的詳細(xì)內(nèi)容左邊一欄顯示偏移量，中間一欄顯示十六進制數(shù)值，右邊一欄顯示解碼后相對應(yīng)的字符（控制字符示為1個點）。圖2-1Ethereal的設(shè)置圖2-2捕獲狀態(tài)窗口圖2-3捕獲的數(shù)據(jù)包2.2 利用Ethereal對捕獲數(shù)據(jù)包進行分析Ethereal是當(dāng)前較為流行的一種計算機網(wǎng)絡(luò)調(diào)試和數(shù)據(jù)包嗅探軟件,是一個可以用來監(jiān)視所有在網(wǎng)絡(luò)上被傳送的包,并分析其內(nèi)容的程序。它通常被用來檢查網(wǎng)絡(luò)工

9、作情況,或是用來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)程序的bugs。通過ethereal對TCP、UDP、SMTP、telnet和FTP等常用協(xié)議進行分析,非常有助于網(wǎng)絡(luò)故障修復(fù)、分析以及軟件和協(xié)議開發(fā)。（1）ARP協(xié)議分析ARP，全稱Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)1它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，在本層和硬件接口聯(lián)系，同時對上壓供服務(wù)。TP數(shù)據(jù)包常通過以太網(wǎng)發(fā)送，以太網(wǎng)設(shè)備并不識別32IP地址，它們是以48位以太網(wǎng)地址傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。必須把IP目的地址轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)目的地址。因此，在以太網(wǎng)中，一個主機要和另一個主機進行直接通信，必須要知道目標(biāo)主機的MAC地址。但這個目標(biāo)MAC地址是如何獲得的呢?

10、它就是通過地址解析協(xié)議獲得的。圖2-4就是對ARP捕獲的狀態(tài)窗口。ARP協(xié)議用于將網(wǎng)絡(luò)中的IP地址解析為的硬件地址(MAC地址)，以保證通信的順利進行。網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中經(jīng)常會使用到ARP協(xié)議，所以可以使用Ethereal抓取網(wǎng)絡(luò)中的ARP數(shù)據(jù)包，如圖2-5，從圖2-5中看到，已經(jīng)捕獲到了一些ARP的數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包占一行，比如第1個ARP數(shù)據(jù)包，從它的info信息里面可以看到對于這個數(shù)據(jù)包的簡要的說明:Who has 40? Tell 50。這個info表明ARP協(xié)議的主要功能:通過IP地址找對方的MAC地址。針對ARP協(xié)議還可以具體分析它的結(jié)構(gòu)，以往的教學(xué)中

11、學(xué)生只能從課本上看到ARP協(xié)議的圖，如圖6，學(xué)生容易產(chǎn)生疑問，難道真的是這樣嗎?在我們可以通過分析抓取到的數(shù)據(jù)包來切切實實地看一下它的結(jié)構(gòu)到底是什.么樣的，對照圖2-6看一下到底是不是一致。隨便找一個ARP的數(shù)據(jù)包，將其展開可以看到圖2-7的結(jié)構(gòu)，對比圖2-7中框部分與圖2-6中框部分，可以發(fā)現(xiàn)兩者是一致的，通過對比學(xué)生就會對ARP的結(jié)構(gòu)有更深刻的認(rèn)識2。圖2-4ARP捕獲狀態(tài)窗口圖2-5捕獲的ARP數(shù)據(jù)包圖2-6ARP報文結(jié)構(gòu)圖2-7ARP結(jié)構(gòu)（2）利用Ethereal分析TCP/IP機制TCP是一種面向連接的、可靠的傳輸層協(xié)議,TCP數(shù)據(jù)傳(只有連接建立后才可進行數(shù)據(jù)傳輸)需要通過在客戶端

12、和服端建立特定的虛電路連接來完成,該過程通常被稱為“三次握手”，如圖2-8,即發(fā)送方先發(fā)送連接請求,然后接受方進行連接確認(rèn),最發(fā)送方對接受方再次進確認(rèn)。下面就以Ethereal捕獲的建TCP連接過程的三個數(shù)據(jù)包為例對TCP/IP協(xié)議進行分析。圖2-8三次握手示意圖為了能夠捕獲到“三次握手”過程中的數(shù)據(jù)包，首先讓Ethereal一直保持捕獲狀態(tài)(圖2-9)，因為是通過TCP來建立的，可以將Ethereal的過濾器設(shè)置為TCP，此時只捕獲所有經(jīng)過計算機的TCP協(xié)議數(shù)據(jù)包。圖2-9TCP捕獲狀態(tài)窗口在保持捕獲的狀態(tài)下，打開一個新的網(wǎng)頁，如，由于訪問網(wǎng)頁首先需要通過“三次握手”建立連接，然后才能進行數(shù)

13、據(jù)的傳輸，此時，Ethereal就可以捕獲到在訪問網(wǎng)頁過程中建立連接的TCP數(shù)據(jù)包(圖2-10)圖2-10 TCP捕獲狀態(tài)窗口在捕獲狀態(tài)窗口中點擊停止，將所有捕獲到的數(shù)抿所顯示出圖2-11顯示的就是所捕到的前4個數(shù)據(jù)包，從圖中可以看到1號數(shù)據(jù)包一3號數(shù)據(jù)包是連接建立過程中的數(shù)據(jù)包，4號數(shù)據(jù)包是在連接建立完成以后開始傳輸數(shù)據(jù)。圖2-11捕獲到的數(shù)據(jù)包客戶端發(fā)送連接請求，從圖2-12可以看出,該數(shù)據(jù)包封裝了三個頭信息:以太網(wǎng)(Eth-ernet)幀、IP數(shù)據(jù)報（IP數(shù)據(jù)報首部格式如圖2-12）和TCP報文段(TCP報文段固定首部格式如圖2-13)。在物理鏈路層,數(shù)據(jù)以幀的方式進行傳輸。以太網(wǎng)幀頭信

14、息中,描述了該數(shù)據(jù)包的接收方MAC（MAC的結(jié)構(gòu)如圖2-14）地址為00:03:0f:00:0c:4b發(fā)起連接請求的源主機MAC為00:03:0d:a4:0f:72,在幀中封裝的協(xié)議類型type值為0x0800,即IP數(shù)據(jù)報。在網(wǎng)絡(luò)層,加工的主要數(shù)據(jù)對象是IP數(shù)據(jù)報。IP協(xié)議是TCPIP協(xié)議族中的核心協(xié)議之一,所有的TCP、UDP、ICMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報格式傳輸。從以上請求數(shù)據(jù)包的IP首部可以看出,此IP數(shù)據(jù)報版本號(version)為4(即這個數(shù)據(jù)報為IPv4),首部(head length)為20bytes,服務(wù)類型(services field)為0x00,數(shù)據(jù)報總長(total l

15、ength,即IP首部+數(shù)據(jù)載荷)為48,標(biāo)識(identification)為0x96b53,標(biāo)志(flags)為0x04表示報文不分段,段偏移(fragmen offset)為0,生存時間(time to live)為128,數(shù)據(jù)報中上層協(xié)議類型protocol值為0x06 (即TCP報文段),頭部校驗和0x1206表示正確,請求主機的IP地址為26,目的主機的IP地址為0。在運輸層,主要數(shù)據(jù)對象是TCP報文。在以上的TCP報文段中,描述了請求方源端口號(source port)為1615;目的端口號(destination port)為80,其

16、中0是HTTP協(xié)議的保留端口號;序列號SEQ是本次連接的初始序號,因此在連接請求時相對初始值是0,其實際值是24 68 15 a1;確認(rèn)號是00 00 00 70;頭部長度(header length)為28bytes;標(biāo)志位(flags)為Ox0002,指示ACK標(biāo)志為0表明確認(rèn)號被忽略,SYN=1表示正在進行連接請求,通過SYN和ACK也可以用來區(qū)分Connection Request和Connection Accepted,在連接請求中,SYN=1、ACK=0,連接響應(yīng)時,SYN=1、ACK=1;PSH為0;窗口字段(window size)指示發(fā)送方想要接收的最大字節(jié)數(shù)為65535;校

17、驗和(checksum)為0xf6a表明正確;最后是8bytes的選項字段3。比特0 4 8 16 19 24 31圖2-12 IP數(shù)據(jù)報首部格式比特 0 8 16 24 31圖2-13 TCP報文段固定首部格式字節(jié) 6 6 2 46-105 4 圖2-14以太網(wǎng)V2 MAC幀格式圖2-15發(fā)送方發(fā)出的連接請求數(shù)據(jù)包對此數(shù)據(jù)包的具體分析過程如圖2-12,在此我們僅涉及連接的過程中一些重要地方的變化:數(shù)據(jù)包由服務(wù)端0發(fā)至客戶端26。在響應(yīng)TCP報文段中,源端口和目的端口地址相對改變,相應(yīng)數(shù)據(jù)包的起始序列號SEQ為ef 84 c8 9b,確認(rèn)號為24 6

18、8 17 a2 (實際上是請求數(shù)據(jù)的起始序號加1,也表示下一個希望接收的數(shù)據(jù)的起始位置),標(biāo)志位0x0010指示ACK標(biāo)志為1表明確認(rèn)號有效、SYN仍然為1。圖2-16服務(wù)端響應(yīng)數(shù)據(jù)包客戶端連接確認(rèn)在TCP連接建立的最后階段如圖2-17,客戶端對接受到的服務(wù)器相應(yīng)進行確認(rèn),到此為止建立完整的TCP連接,開始全雙工模式的數(shù)據(jù)傳輸過程。圖2-17客戶端確認(rèn)數(shù)據(jù)包在確認(rèn)階段,數(shù)據(jù)包由客戶端26發(fā)送至服務(wù)端0,TCP中的序列號為24 68 15 a2(即上次服務(wù)器響應(yīng)報文的確認(rèn)號),報文段中的本次確認(rèn)號為73 ff 17 ff(即上次的序列號加1)表示客戶端

19、下一次希望從主機接收的數(shù)據(jù)的起始位置;標(biāo)志位Ox0010指示ACK標(biāo)志為1表明確認(rèn)號有效,SYN置為0表示連接建立結(jié)束。通過上述利用Ethereal對TCP連接過程的三個數(shù)據(jù)包的分析,可以看出TCP/IP協(xié)議的Three-way handshaking過程如下:第一步,客戶端發(fā)出連接請求,TCP數(shù)據(jù)為:SEQ=24 68 15 a2,ACKNUM=00 00 00 00,SYN=1,ACK=0。第二步,服務(wù)端確認(rèn)可以連接,TCP數(shù)據(jù)為:SEQ=ef 84 c8 9b,ACKNUM=24 68 15 a2,SYN=1,ACK=1。第三步,客戶端建立連接,TCP數(shù)據(jù)為:SEQ=24 68 15 a

20、2,ACKNUM=ef 84 c8 9b,SYN=0,ACK=1。TCP/IP協(xié)議是一個協(xié)議族,包含大小上百個協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。通過以上對TCP連接過程的分析,只是提出了使用Ethereal進行協(xié)議分析的思路和方法,使用Ethereal也可方便地對其它協(xié)議進行分析,例如分析HTTP協(xié)議的客戶端請求與服務(wù)器應(yīng)答過程及它們的頭部格式,分析ICMP協(xié)議的錯誤報告和信息反饋機制等,具體分析方法與上面的分析相似,這里不再贅述4。圖2-17客戶端確認(rèn)數(shù)據(jù)包3用Visual C設(shè)計一個簡單的數(shù)據(jù)包捕獲和分析軟件3.1 Visual C+簡介Visual C即VC，微軟公司出品的高級可視化計算機程序開發(fā)工具。他提供

21、了一套開發(fā)環(huán)境：Visual Studio，Visual Studio本身包括一個文本編輯器、資源編輯器、工程編譯工具、一個增量連接器、源代碼瀏覽器、集成調(diào)試工具，以及一套聯(lián)機文檔，借助這套工具，用戶可以隨心所欲地開發(fā)出各種功能的應(yīng)用軟件以及借助OpenGL和DirectX技術(shù)開發(fā)游戲軟件。Visual C+可以識別C/C+并編譯，支持MFC類庫，并提供了一系列模板，常用的MFC AppWizard(EXE/DLL),MFC ActiveXControlWizard,Win32Application,Win32ConsoleApplication,ATLCOMAppWizard。這種可視化編程

22、環(huán)境可以令程序員花更多精力在程序功能的實現(xiàn)上，而不是底層的建設(shè)上，這就大大加快了程序開發(fā)速度和效率，這也是Visual C+一個顯著的特點。利用Visual C+編譯出的程序空間小，運行快，比其他的編譯工具編譯出的軟件占據(jù)較多優(yōu)勢?，F(xiàn)在常用的版本有Visual C+ 6.0/.Net/20055。3.2WinPcap簡介WinPcap是一個在Windows操作系統(tǒng)下的免費、公開的用于直接訪問網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)工具包（編程API）。大多數(shù)Windows網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序都是通過Winsock API（Windows套接口）這類高級編程接口訪問網(wǎng)絡(luò)的。這種方法允許在網(wǎng)絡(luò)上進行簡單的數(shù)據(jù)傳送，因為操作系統(tǒng)的TCP

23、/IP協(xié)議棧實現(xiàn)軟件會處理底層細(xì)節(jié)（協(xié)議操作、流程重組等等），并提供一個類似于讀寫文件的函數(shù)接口。然而，有時候“簡便方法”并不能滿足實際需要。有些程序希望繞過TCP/IP協(xié)議棧，直接處理底層網(wǎng)絡(luò)中的通信數(shù)據(jù)，它們需要對網(wǎng)絡(luò)進行底層進行直接訪問，即在沒有類似協(xié)議棧（TCP/IP協(xié)議棧）的實體介入條件下對網(wǎng)絡(luò)進行原始訪問。基于Winsock API編程，應(yīng)用程序是通過調(diào)用操作系統(tǒng)提供的編程接口訪問TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的?；赪inPcap編程，網(wǎng)絡(luò)程序?qū)嶋H上是繞開操作系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧直接通過底層網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)程序可以實現(xiàn)一些更低級、更靈活的功能6。3.3建立工程在VC+

24、6.0下創(chuàng)建一個單文檔的MFC應(yīng)用程序，工程名：Sniffer如圖3-1-圖3-2-圖3-3。圖3-1建立工程圖3-2選中單文檔圖3-3自動生成的類列表到/devel.htm下載WinPcap 4.0.2.zip，然后解壓，解壓縮就可以看見Includelib；在Project-Settings標(biāo)簽欄中選擇C/C+，在Preprocessor definitions的輸入框里添加WPCAP；再選擇Link，在Object/library modules的輸入框里添加wpcap.lib 。然后再設(shè)置VC+環(huán)境變量：選擇Tools-options-Dire

25、ctories的include里面加入下載的winpcap開發(fā)包解壓以后的include文件選擇Tools-options-Directories的lib里面加入下載的winpcap開發(fā)包解壓以后的lib文件夾7。3.4進行界面的設(shè)計工程建好了，下面進行界面的設(shè)計：首先，對菜單欄進行修改，去掉原來單文檔所自帶的“文件”、“編輯”菜單選項，保留“查看”和“幫助”，新建“文件”，下面有“開始抓包（ID_FILE_START）”、“停止抓包（ID_FILE_STOP）”、“退出（ID_APP_EXIT）”三個菜單選項。再建“適配器”菜單，下面有“選擇適配器（ID_ADP_CHOOSE）”選項，并對每

26、個新建的選項進行注釋說明。如圖3-4：圖3-4 菜單欄然后，打開Sniffer.rc文件，對工具欄進行修改。自做了一個工具欄圖片Toolbar1.bmp來代替原來工程的Toolbar.bmp，然后將多余的復(fù)制粘貼等工具按鈕信息刪除掉，回到界面處，再對每個按鈕圖標(biāo)進行ID設(shè)置。如圖：，從左向右依次是：開始抓包、停止抓包、選擇適配器、幫助圖標(biāo)按鈕。最后，新建一個選擇適配器的基本對話框，ID標(biāo)識為IDD_ADP_DIALOG，雙擊此對話框新建一個類：CAdpterDlg。在此基本對話框上拖入一個Tree Contrl控件和List Contrl控件，對控件屬性界面進行調(diào)整，打開類向?qū)?，將Tree C

27、ontrl成員變量設(shè)置為：m_treeCtrl，List Contrl成員變量設(shè)置為m_listCtrl。如圖3-5：圖3-5 選擇適配器對話框3.5程序設(shè)計思想本程序中，主要有四種類型的類，主控類：CMainFrame，視圖類：CCapPackView、CProTreeView，對話框類：CAdpterDlg以及報文類。圖3-6為整體的類之間的調(diào)用流程圖。圖3-6總體類調(diào)用流程圖CMainFrame，是用于主控的類，它起到分區(qū)、處理消息、傳遞消息的功能。將用戶區(qū)分為兩個視圖，點擊菜單里的按鈕，觸發(fā)打開適配器對話框或者開始抓包、停止抓包的動作。圖3-7為CMainFrame類中方法調(diào)用流程圖。

28、表3-1 CMainFrame類說明為CMainFrame函數(shù)成員的說明。表3-1 CMainFrame類說明CMainFrame類父類CFrameWnd類成員函數(shù)參數(shù)功能OnCreateClient()LPCREATESTRUCT lpcs, CCreateContext* pContext將用戶區(qū)分為左右兩個視圖ProTreeView、CapPackViewOnAdpChoose()消息處理函數(shù)無為適配器對話框初始化值，即點擊選中適配器按鈕彈出適配器對話框OnFileStart()消息處理函數(shù)無設(shè)置抓包狀態(tài)，釋放所有包，清空內(nèi)容，啟動收包線程，開始捕獲包。OnFileStop()消息處理函

29、數(shù)無停止抓包OnUpdateFileStart()消息處理函數(shù)CCmdUI* pCmdUI當(dāng)在捕獲包時，禁用“抓包”按鈕OnUpdateFileStop()消息處理函數(shù)CCmdUI* pCmdUI當(dāng)停止捕獲包時，禁用“停止”按鈕成員變量類型含義*PackViewCCapPackView顯示所有抓到的包的簡要信息*ProTreeViewCProTreeView顯示選中的包的具體信息,用解析樹表達*alldevspcap_if_t適配器鏈表*devpcap_if_t適配器鏈表isStartbool是否開始抓包isStopbool是否停止抓包圖3-7 CMainFrame類中方法調(diào)用流程圖CAdpt

30、erDlg：對話框類，此對話框分為兩部分：樹形控件和list控件。當(dāng)對話框被觸發(fā)后，樹形控件顯示了本機所有的適配器列表，雙擊選中網(wǎng)卡，list控件顯示其名稱、描述、子網(wǎng)掩碼、IP地址等信息。點擊確定按鈕即綁定了此網(wǎng)卡，注意虛擬網(wǎng)卡是不能被綁定的。表3-2為類CAdpterDlg的成員函數(shù)及成員變量的說明。CAdpterDlg類中函數(shù)調(diào)用流程圖如圖3-8所示。表3-2 CAdpterDlg類說明CAdpterDlg類父類CDialog類成員函數(shù)參數(shù)功能OnInitDialog()公有無初始化樹形控件，設(shè)置list控件，讀取適配器并將適配器列表顯示在樹形控件中。當(dāng)網(wǎng)卡綁定以后再次打開此對話框，直接

31、顯示其信息。續(xù)表3-2：OnClickAdpTree()消息處理函數(shù)NMHDR*pNMHDR, LRESULT* pResult當(dāng)雙擊選中網(wǎng)卡時，找到選中的網(wǎng)卡，設(shè)置list控件，并顯示網(wǎng)卡名稱、描述等信息。OnOK()消息處理函數(shù)無對選中的網(wǎng)卡進行判斷，不可以選虛擬網(wǎng)卡也不可不選。OnCancel()消息處理函數(shù)無關(guān)閉對話框成員變量類型含義*devpcap_if_t適配器鏈表*alldevspcap_if_t適配器鏈表errbufPCAP_ERRBUF_SIZEchar存儲錯誤信息的字符串圖3-8 CAdpterDlg類中函數(shù)調(diào)用流程圖CCapPackView，視圖類，主要功能是實現(xiàn)接收從類

32、MainFrm傳遞過來的消息和報文，將數(shù)據(jù)包的頭部及數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)內(nèi)容分別保存在CArray數(shù)組中，然后調(diào)用報文類IPGram、 ARPGram、RARPGram中的函數(shù)，將數(shù)據(jù)包簡要信息顯示于界面。表3-3為CCapPackView的成員函數(shù)及成員變量的說明。圖3-9為其類中方法調(diào)用流程圖。表3-3 CCapPackView類說明CCapPackView類父類CListView類成員函數(shù)參數(shù)功能OnInitialUpdate()公有無設(shè)置CapPackView視圖的視圖風(fēng)格，設(shè)置其列信息。OnPacketReceive()消息處理函數(shù)pcap_pkthdr*pkt_header,constu_

33、char*pkt_data顯示所有抓到的包的簡要信息OnItemchanged()消息處理函數(shù)NMHDR* pNMHDR, LRESULT* pResult當(dāng)點擊列表中某行信息，將向ProTreeView發(fā)送消息，并傳遞報文信息。成員變量類型含義indexint序號totalmemint收到的報文占用總字節(jié)數(shù)timeint流逝的秒數(shù)deltaint一秒內(nèi)收到的字節(jié)數(shù)圖3-9 CCapPackView類中函數(shù)調(diào)用流程圖CProTreeView，視圖類，主要功能是接收來自于CapPackView的消息，調(diào)用消息處理函數(shù)OnPacketSelect()，在顯示數(shù)據(jù)前清空列表及捕獲的數(shù)據(jù)包。對傳遞過來

34、的報文頭部和內(nèi)容進行分析，調(diào)用報文類IPGram、 ARPGram、RARPGram中的函數(shù)將具體信息顯示于樹形列表中。表3-4為CProTreeView的成員函數(shù)及成員變量的說明。表3-4 CProTreeView類說明CProTreeView類父類CTreeView類成員函數(shù)參數(shù)功能OnInitialUpdate()無設(shè)置ProTreeView視圖的視圖風(fēng)格，解析樹。OnPacketSelect()消息處理函數(shù)pcap_pkthdr*pkt_header,constu_char*pkt_data（報文頭部和內(nèi)容指針）以樹形結(jié)構(gòu)顯示選中的包的具體信息。OnClick()NMHDR* pNMH

35、DR, LRESULT* pResult無成員變量類型含義*ipIPGram指向IP報文的指針*etherEtherHead指向以太幀的指針*arpint指向ARP報文的指針*rarpint指向RARP報文的指針3.5程序設(shè)計對菜單中的按鈕項分別建立類向?qū)А⒃黾雍瘮?shù)，如“選擇適配器”的消息映射關(guān)系為ON_COMMAND(ID_ADP_CHOOSE, OnAdpChoose)，“開始抓包”的消息映射關(guān)系為ON_COMMAND(ID_FILE_START, OnFileStart)；“停止抓包”的消息映射關(guān)系為ON_COMMAND(ID_FILE_STOP, OnFileStop)以及菜單項是否禁

36、用的菜單項的狀態(tài)的響應(yīng)消息映射關(guān)系。這些都是在CMainFrame類里面定義或聲明的，CMainFrame作為一個主控類，當(dāng)操作時，其調(diào)用其他的對話框類、視圖類，然后再調(diào)用報文類。網(wǎng)卡的綁定，為ID_ADP_CHOOSE選擇適配器建立類向?qū)В陆ê瘮?shù)：OnAdpChoose()，打開適配器對話框，并對網(wǎng)卡鏈表進行傳遞。具體代碼如下：void CMainFrame:OnAdpChoose() CAdpterDlg adp;/為適配器對話框初始化值adp.mainFrm=this;adp.alldevs=this-alldevs;adp.dev=this-dev;if(adp.DoModal()=

37、IDOK)/將適配器信息返回this-alldevs=adp.alldevs;this-dev=adp.dev;適配器對話框的數(shù)據(jù)初始化：在類向?qū)е袨轭怌AdpterDlg添加WM_INITDIALOG消息，并添加默認(rèn)函數(shù)：OnInitDialog，點擊“Edit Code”對函數(shù)進行編輯。Pcap 提供cap_findAlldevs() 這個函數(shù)來實現(xiàn)些功能，返回一個pcap_if 結(jié)構(gòu)的鏈表，鏈表的每項內(nèi)容都含有全面的網(wǎng)卡信息，網(wǎng)卡名稱和網(wǎng)卡描述，特別是pcap_findalldevs()這個函數(shù)返回的每個pcap_if 結(jié)構(gòu)體都同包含一個pcap_addr 結(jié)構(gòu)的列表，它包含：一個地址列

38、表，一個掩碼列表，一個廣播地址列表和一個目的地址列表。為Tree Contrl 建立類向?qū)В黾覱nClickAdpTree()，實現(xiàn)雙擊網(wǎng)卡，在List Contrl中顯示網(wǎng)卡具體信息，要注意的是顯示網(wǎng)卡詳細(xì)信息時，調(diào)用DeleteAllItems()刪除原來內(nèi)容。捕獲包并顯示數(shù)據(jù)包的簡要信息規(guī)劃捕獲包和分析數(shù)據(jù)包的界面，我準(zhǔn)備將視圖分為左右兩部分，左邊為一個ListView，右邊為一個TreeView。所以新建兩個類CapPackView(繼承CListView)、ProTreeView（繼承CTreeView）。CapPackView負(fù)責(zé)顯示所有抓到的包的簡要信息，ProTreeView

39、負(fù)責(zé)顯示選中的包的具體信息。在主窗口按下開始抓包按鈕時，啟動捕獲包線程ReceivePacket，調(diào)用pcap_open_live(dev-name,65536,1,1000,errbuf)打開網(wǎng)卡，在這里第三個參數(shù)設(shè)置為1代表將適配器設(shè)置為混雜模式，捕獲所有流經(jīng)此適配器的數(shù)據(jù)包。網(wǎng)卡一旦打開，就可以調(diào)用pcap_loop()進行數(shù)據(jù)的捕獲。每次捕獲到數(shù)據(jù)包時，libpcap都會自動調(diào)用回調(diào)函數(shù)pcap_handle（），在回調(diào)函數(shù)里，PostMessage（）向CapPackView發(fā)送消息，通知CapPackView處理收到的包。在這里，使用的是自定義消息來實現(xiàn)的，即首先自定義消息#def

40、ine WM_MESSAGE_PACKET_RECEIVE WM_USER+1，類CCapPackView頭文件中聲明消息的數(shù)據(jù)包處理函數(shù)：afx_msg void OnPacketReceive(const struct pcap_pkthdr *pkt_header, const u_char *pkt_data)。CapPackView收到消息，調(diào)用OnPacketReceive（）將將所捕獲包的內(nèi)容復(fù)制下來,并保存到CArray數(shù)組中，然后對包的類型進行判斷，當(dāng)為IP數(shù)據(jù)包時，調(diào)用類IPGram中的函數(shù)GetSrcAddr()（獲取IP數(shù)據(jù)包的源IP地址），GetDestAddr()（

41、獲取IP數(shù)據(jù)包的目的IP地址），ip.GetService()（得到IP數(shù)據(jù)包的協(xié)議類型），將這些信息及數(shù)據(jù)包的長度等顯示到界面。類似的，如果數(shù)據(jù)包為ARP或RARP類型，則相應(yīng)的調(diào)用類ARPGram、RARPGram中的GetSrcPrtAddr()、GetDestPrtAddr()，GetSrcPrtAddr()、GetDestPrtAddr()等函數(shù)，并將信息逐行顯示于界面。選中CapPackView中的某條信息，將數(shù)據(jù)包的具體信息顯示于ProTreeView中。定義響應(yīng)操作的消息#define WM_MESSAGE_PACKET_SELECT WM_USER+2，在類CProTreeV

42、iew頭文件中聲明消息的處理函數(shù)：afx_msg void OnPacketSelect(const struct pcap_pkthdr *pkt_header, const u_char *pkt_data);在類CCpPackView中，調(diào)用PostMessage（）通知ProTreeView刷新為新選中的報文內(nèi)容。類CProTreeView接收到消息后，調(diào)用OnPacketSelect()，對數(shù)據(jù)包進行分析，首先解析以太幀，調(diào)用類EtherHead中的函數(shù)GetMacDestAddr()（獲取目的MAC地址）、GetMacSrcAddr()（獲取源MAC地址）。然后根據(jù)數(shù)據(jù)包類型的不同

43、，調(diào)用IP數(shù)據(jù)包、ARP數(shù)據(jù)包、RARP數(shù)據(jù)包處理類IPGram、 ARPGram、RARPGram中的函數(shù)，逐行插入數(shù)據(jù)包的具體信息。需要停止抓包時，點擊菜單項或圖標(biāo)按鈕停止抓包。只需要添加消息處理函數(shù)OnFileStop()，設(shè)置一下開始抓包或停止抓包狀態(tài)。完善程序。對一些可能出現(xiàn)的情況進行錯誤處理，如選擇網(wǎng)卡時，抓包是時按鈕狀態(tài)是否禁用等等。到此，基本上完成了程序所需要的所有功能。8圖3-10 類向?qū)гO(shè)置變量3.6程序使用說明點擊菜單欄“適配器”下的“選擇適配器”菜單按鈕，（或工具欄中的適配器選項）進行適配器的綁定，如圖3-11。圖3-11 選擇適配器菜單項雙擊選中檢測的網(wǎng)卡，下方出現(xiàn)該

44、網(wǎng)卡信息,按OK即完成網(wǎng)卡綁定。（不能選虛擬網(wǎng)卡，即 沒有IP地址的網(wǎng)卡）。如圖3-12。圖3-12 網(wǎng)卡綁定菜單文件開始抓包（或工具欄）按下，開始抓包。然后程序開始抓包，每一行為一個報文，左邊視圖中簡要顯示了每個報文的，源、目的IP地址，長度，類型信息。如圖3-13所示。圖3-13 數(shù)據(jù)包簡要信息選中一報文，則出現(xiàn)下圖3-14。圖3-14 具體信息顯示TCP、UDP、ICMP報文解析樹展示，如圖3-15所示。圖3-15 IP報文具體信息顯示ARP或RARP報文解析樹，如圖3-16所示。圖3-16 ARP數(shù)據(jù)包具體信息顯示4出現(xiàn)的問題與解決方法在用Ethereal捕獲數(shù)據(jù)包時，沒有選擇我的IP

45、（26）進行數(shù)據(jù)包捕獲的按鈕，導(dǎo)致一直沒有捕獲到任何的數(shù)據(jù)包（如圖4-1）。這是當(dāng)然的，因為沒有選擇針對那個IP進行捕獲，根本沒有源IP，當(dāng)然沒有數(shù)據(jù)包，這使我的設(shè)計剛開始就頻頻出錯。后來查閱資料時，發(fā)了這一個錯誤，改正后立即可以捕獲數(shù)據(jù)包。所發(fā)生的錯誤如圖4-2。圖4-1數(shù)據(jù)包捕獲窗口圖4-2出現(xiàn)的提示錯誤信息5結(jié)束語經(jīng)過兩周的課程設(shè)計，剛開始時還認(rèn)為兩周時間還是很長，有足夠的時間完成這個設(shè)計，想不到一眨眼間，兩周的時間就這樣匆匆過去了?，F(xiàn)在感覺到時間過得真快，從一開始對Ethereal這個抓包軟件沒有任何基礎(chǔ)的，現(xiàn)在已能對這個軟件所捕獲的數(shù)據(jù)包進行簡單的分析，以及怎么樣

46、設(shè)置這個軟件的參數(shù)。在用Visual C編程的這一步中，實在花了我的不少時間，這個我認(rèn)為是在我這個設(shè)計中最難的一步，雖然在網(wǎng)上能找到相關(guān)程序，但所找到的那些程序都基本上有一兩處錯誤，而對于我這個只有一點Visual C基礎(chǔ)的來說無疑是一個天大的麻煩。但是，經(jīng)過這兩周的努力，還是能改正了這些錯誤，而且在同學(xué)的幫助下，終于把這個程序給做出來了。經(jīng)過這一次的設(shè)計，這對以后的工作需要提供了很大的幫助。最后，我得感謝一下在這次課程設(shè)計中幫助過我的同學(xué)，還有在設(shè)計過程中給老師帶來了諸多麻煩，很感謝您這么細(xì)心的為我講導(dǎo)。我想，如果這次課程我不可能按時完成。這是我的第一次課程設(shè)計 ，其中許多不足，還請老師給與

47、批平、指正。參考文獻1 2Craig Zacker.TCP/IP網(wǎng)絡(luò)管理.北京：中國水利水電出版社，1998.93謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò).北京：電子工業(yè)出版社，2008.14黃筱燕.基于Ethereal的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析. 熱帶農(nóng)業(yè)工程第33卷第1期5 6 7周靄如、林偉健.C+程序設(shè)計基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社，2006.38張青.C#編程思想與實踐.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.8附錄：附錄1網(wǎng)卡的綁定void CMainFrame:OnAdpChoose() CAdpterDlg adp;/為適配器對話框初始化值adp.mainFrm=this;adp.alldevs=this-alldevs;adp.dev=this-dev;if(adp.DoModal()=IDOK)/將適配器信息返回this-alldevs=adp.alldevs;this-dev=adp.dev;附錄2報文類IPGram：IP報文class IPGramintversion