計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)參考模板

1、課程設(shè)計(jì)i果程名稱(chēng) 題目名稱(chēng) 學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)解析ip數(shù)據(jù)包計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程一班2012年4月3日目錄一、概述3二、課程設(shè)計(jì)要求3三、預(yù)備知識(shí)3四、需求分析5五、可行性分析5六、分殳計(jì)基本思路5七、方案設(shè)計(jì)6八、程序代碼7九、調(diào)試程序11十、總結(jié)體會(huì)12十一、參考資料12一、概述本課程設(shè)計(jì)是結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)目標(biāo)，幫助學(xué)生深入理解網(wǎng)絡(luò)的基本工 作原理和協(xié)議的設(shè)計(jì)思想，掌握處理網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的基木方法。要求學(xué)牛獨(dú)立完成設(shè) 計(jì)題目，培養(yǎng)學(xué)生接受新知識(shí)和繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面的實(shí)踐能 力和加深計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解。1、培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)

2、際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是 的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。2、引導(dǎo)學(xué)牛將書(shū)木上抽象的概念和具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使學(xué)習(xí)深化；鞏固 和加深計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn) 用所學(xué)計(jì)算機(jī)知識(shí)，分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力。3、消除學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的神秘感，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性, 進(jìn)而鍛煉解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，基本掌握分析問(wèn)題，軟件總 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)，程序代碼編寫(xiě)等各方面的基木技能和技巧。4、培養(yǎng)團(tuán)體協(xié)作精神，獲得初步的網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為以后從事生產(chǎn)和科研 工作打下一定的基礎(chǔ).二、課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)解析ip數(shù)據(jù)包的程

3、序。捕獲網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包，并解析數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，加 強(qiáng)對(duì)tp數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)及tp協(xié)議的相關(guān)問(wèn)題的理解,從而對(duì)tp層的工作原理有一 個(gè)更為專(zhuān)業(yè)的了解和認(rèn)識(shí)。三、預(yù)備知識(shí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層是tcp/ip協(xié)議參考模型中的關(guān)鍵部分.ip協(xié)議把傳輸層送來(lái)的消息 組裝成tp數(shù)據(jù)包，并把tp數(shù)據(jù)包傳送給數(shù)據(jù)鏈層.tp協(xié)議在tcp/tp協(xié)議族中處 于核心地位,ip協(xié)議制定了統(tǒng)一的ip數(shù)據(jù)包格式，以消除個(gè)通信子網(wǎng)屮的差異, 從而為信息發(fā)送方和接收方提供了透明的傳輸通道編制本程序前，首先要對(duì)ip 包的格式有一定了解，圖1給出了 ip協(xié)議的數(shù)據(jù)包格式.ip數(shù)據(jù)包的第一個(gè)字段是版木字段,其度是4位,表示所使用的ip協(xié)議的版木. 目前

4、的版本是ipv4,版本字段的值是4,下一代版本是ipv6,版本字段值是6.本程 序主要針對(duì)版本是ipv4的數(shù)據(jù)包的解析.報(bào)頭標(biāo)長(zhǎng)字段為4位，它定義了以4b為一個(gè)單位的1p包的報(bào)文長(zhǎng)度.報(bào)頭中除了 選項(xiàng)字段和填充域字段外，其他各字段是定長(zhǎng)的.因此，ip數(shù)據(jù)包的頭長(zhǎng)度在 2040b之間，是可變的.0 4 8 16 19 24 31版本報(bào)頭標(biāo)長(zhǎng)服務(wù)類(lèi)型總長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移牛存時(shí)間協(xié)議頭校驗(yàn)和源tp地址目的ip地址選項(xiàng)填充域數(shù)據(jù)部分圖1 ip數(shù)據(jù)包的格式服務(wù)類(lèi)型字段共8位，用于指示路由器如何處理該數(shù)據(jù)包.該字段長(zhǎng)度由4位服務(wù)類(lèi)型(tos)子域和3位優(yōu)先級(jí)子域組成，1位為保留位，該字段結(jié)構(gòu)如圖2所示.b

5、7 b6 b5b0b4b3b2bl優(yōu)先級(jí)dtrc0圖2服務(wù)類(lèi)型字段結(jié)構(gòu)優(yōu)先級(jí)共有8種，優(yōu)先級(jí)越高表明數(shù)據(jù)包越重要表1中列出了各種優(yōu)先級(jí)所代表 的意義.表一優(yōu)先子域的說(shuō)明位數(shù)(b7b6b5)意義網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)間控制重要(cr1t1c/ecp)即時(shí)，優(yōu)先011即吋010立刻001優(yōu)先000普通在4位服務(wù)類(lèi)型子域中b4, b3, b2, bl分別表示d(延遲),t (吞吐量)，r (可靠性)與 c(成本)表2列岀了服務(wù)器類(lèi)型自域的構(gòu)成.位數(shù)(b4b3b2bl)意義1111安全級(jí)最高1000延遲最小0100吞吐量最大0001金錢(qián)成本最小0000普通服務(wù)總長(zhǎng)度字段為2b,它定義了以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)

6、度.tp數(shù)據(jù)包的最人長(zhǎng) 度為65535b標(biāo)識(shí)字段的長(zhǎng)度為16位，用于識(shí)別ip數(shù)據(jù)包的編號(hào)每批數(shù)據(jù)都要有一個(gè)標(biāo)識(shí)值, 用于讓目的主機(jī)判斷新來(lái)的數(shù)據(jù)屬于哪個(gè)分組.報(bào)頭中的標(biāo)志字段如圖7-3所示.標(biāo)志字段共3位，最高位是0.禁止分片標(biāo)志 df(do not fragment)字段的值若為1,表示不能對(duì)數(shù)據(jù)包分片;若df值為0,則表 明可以分片分片標(biāo)志mf( more fragment)的值為1,表示接收到的不是最后一 個(gè)分片;若mf值為0,表示接收到的是最后一個(gè)分片.片偏移字段共13位，說(shuō)明分片在整個(gè)數(shù)據(jù)包中的相對(duì)位置.片偏移值是以8b為單 位來(lái)記數(shù)的，因此選擇的分片長(zhǎng)度應(yīng)該是8b的整數(shù)倍.生存吋間

7、(ttl)字段為8位，用來(lái)設(shè)置數(shù)據(jù)包在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的傳輸過(guò)程的壽命，通常 是用一個(gè)數(shù)據(jù)包可以經(jīng)過(guò)的最多的路由器跳步數(shù)來(lái)限定的.協(xié)議字段為8位，表示使用此1p數(shù)據(jù)包的高層協(xié)議類(lèi)型，常用的協(xié)議號(hào)如表7-3 所示.序號(hào)協(xié)議名稱(chēng)序號(hào)協(xié)議名稱(chēng)1icmp17udp2igmp41ipv64ip inip46rsvp6tcp89ospfa81心）表7-3典型的協(xié)議號(hào)頭校驗(yàn)和字段為16位，用于存放檢查報(bào)頭錯(cuò)誤的校驗(yàn)碼。檢驗(yàn)的范圍是整個(gè)ip 包的報(bào)頭。校驗(yàn)和按如下方法計(jì)算：1）將頭校驗(yàn)和的字段置為0。2）將報(bào)頭部分的所有數(shù)據(jù)以16位為單位進(jìn)行累加，累加方式是求異或。3）將累加的結(jié)果取反碼，就是頭校驗(yàn)和。當(dāng)收到一個(gè)p包

8、時(shí)，要檢查報(bào)頭是否出錯(cuò)，就把報(bào)頭中的所有數(shù)據(jù)以16位 為單位進(jìn)行累加，若累加的結(jié)果為0,則報(bào)文沒(méi)有出錯(cuò)。地址字段包括源地址和目的地址。源地址和目的地址的長(zhǎng)度都是32位，分別 表示發(fā)送數(shù)據(jù)包的源主機(jī)和目的主機(jī)的tp地址。選項(xiàng)字段的長(zhǎng)度范圍為040b,主要用于控制和測(cè)試。在使用選項(xiàng)字段的過(guò) 程中，有可能出現(xiàn)報(bào)頭部分的長(zhǎng)度不是32位的整數(shù)倍的情況。如果出現(xiàn)這種情 況，就需要通過(guò)填充位來(lái)湊齊。四、需求分析在傳輸路徑中，路由器通常連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。不同的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層最大傳輸單 元的長(zhǎng)度可能不同，因此路由器在接受到數(shù)據(jù)包，并準(zhǔn)備要轉(zhuǎn)發(fā)到目的主機(jī)時(shí)， 它必須首先決定要使用哪一個(gè)接口網(wǎng)絡(luò)，要決定該網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈

9、路層最大傳輸單 元是否允許該數(shù)據(jù)包通過(guò)。根據(jù)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度來(lái)確定是否需要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片。 如果數(shù)據(jù)包來(lái)自一個(gè)能夠通過(guò)較大數(shù)據(jù)包的局域網(wǎng)，又要通過(guò)另一個(gè)只能通過(guò)較 小的數(shù)據(jù)包的局域網(wǎng)，那么就必須對(duì)ip數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片。在1p數(shù)據(jù)包分片時(shí)，首先要確定片長(zhǎng)度。然后將原始1p數(shù)據(jù)包包括報(bào)頭分成第 1個(gè)片。如果剩下的數(shù)據(jù)仍然超過(guò)長(zhǎng)度，那么需要進(jìn)行第2個(gè)分片數(shù)據(jù)加上原來(lái) 的報(bào)頭，構(gòu)成第2個(gè)片。這樣一直分割到剩下的數(shù)據(jù)小于片長(zhǎng)度為止。五、可行性分析（1）經(jīng)濟(jì)可行性適用本計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)可提高計(jì)算機(jī)通信流量分析和管理水平，把大量繁瑣工作 簡(jiǎn)單化，能夠有效地節(jié)省人力物力，并能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，避免人工統(tǒng) 計(jì)或計(jì)

10、算所帶來(lái)的差錯(cuò)，保證計(jì)算機(jī)通信管理高效而有序地進(jìn)行。（2）技術(shù)可行性本系統(tǒng)前臺(tái)采用microsoft公司的visual c+6. 0作為主要開(kāi)發(fā)工具；該系統(tǒng)在 安全、準(zhǔn)確性和運(yùn)行速度方面都有一定優(yōu)勢(shì)。六、設(shè)計(jì)基本思路ip數(shù)據(jù)報(bào)的格式說(shuō)明ip協(xié)議都具有什么功能。其首部，版本冃前廣泛使用的版 本號(hào)為4；首部長(zhǎng)度站4bit；服務(wù)類(lèi)型占8bit,其中服務(wù)類(lèi)型t0s子域占4位, 優(yōu)先級(jí)子域占3位，另一位為保留位；總長(zhǎng)度字段為2b, ip數(shù)據(jù)包的最大長(zhǎng)度 是65535b；標(biāo)識(shí)占16bit,它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)產(chǎn)牛數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)；標(biāo)志占 3bit,其中最低為為mf, mf二1吋為后面“還有分片”，mf二0表示

11、這是數(shù)據(jù)報(bào)片 中的最后一個(gè)，df=o時(shí)，表示允許分片；片偏移以8個(gè)字節(jié)為偏移單位；生存 時(shí)間字段記為ttl,單位為秒；協(xié)議段占8bit,用于指出次數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議, 典型的協(xié)議號(hào)有6： tcp, 17： udp, 1： icmpo本程序使用套接字socket編程，將網(wǎng)卡設(shè)為能夠接受流經(jīng)網(wǎng)卡的所有類(lèi)型的數(shù) 據(jù)包。首先，初始化套接字，然后監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包。socket sock二socket(af_inet,sock_raw, 1pproto_1p)用來(lái)創(chuàng)建套接字，其參數(shù) 為通信發(fā)生的區(qū)字段和餐接字的類(lèi)甸。wsaioctl (sock , io rcvall , &dwbuffer

12、inlen , sizeof (dwbufferlnlen)函數(shù) 用來(lái)把網(wǎng)卡設(shè)置為混雜模式。rccv(sock, buffer, 65535, 0)函數(shù)用來(lái)接收經(jīng)過(guò)的ip包，其參數(shù)分別是套接字描 述符，緩沖區(qū)的地址，緩沖區(qū)的大小。typedef struct iphead " ip_head;用來(lái)定義tp頭部數(shù)據(jù)。setsockopt (sock, ippr0t0_ip, ip_hdrincl, (char *)函數(shù)用來(lái)獲取本機(jī) ip 地址 htons ()函數(shù)將無(wú)符號(hào)短整劑轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序的數(shù)據(jù)本程序在windows環(huán)境下利用c+語(yǔ)言編寫(xiě)。七、方案設(shè)計(jì)程序流程框圖：開(kāi)始生成輸出文

13、件創(chuàng)建原始套接字捕獲ip數(shù)據(jù)包解析ip數(shù)據(jù)包結(jié)束八、程序代碼#include<iostream>#include<winsock2.h>#includc<ws2tcpip. h>#include<fstream#include <windows. h>wpragma comment (lib,，ws2_32/，) /指定連接到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和 internetdefine io_rcvall _wsaiow(ioc_vendor, 1)typedef struct 1p_head " union /定義聯(lián)合unsigncd unsign

14、ed ;unsignedcharcharcharunsignedvcrsion;headlen;servicetype;short totallen;unsigncd shortidcntificr;unionunsigned short flags;unsignedshort fragoffset;unsigned char timetolive; unsigned char protocol;unsigned short headchecksum; unsigned int sourceaddr;unsigned int dcstinaddr;unsigned char options;

15、ip_head; /定義ip頭部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)void main(int argc, char *argv)using namespace std;of str earn outf ile (，zc: logf ile. txt", ios: :out);if(argc!=2)cout<<cndl<<，z請(qǐng)以卜格式輸入命令行:packparsc packet_sum，<<cndl;return;wsadata wsadata;if(wsastartup(makeword(2, 2), &wsadata)!二0)cout<<endl&

16、lt;<z，wsastartup 初始化失敗zz<<endl;return;socket sock=socket(af_tnet, sock_raw, tpproto_tp) ; /三個(gè)參分別為通信發(fā) 生的區(qū)字段，套接字的類(lèi)型，與ip協(xié)議if(sock=lnval!d_socket)cout<<endl<<z，創(chuàng)建 socket 失敗! endl; closesocket(sock);wsacleanup ();bool flag二true;if (sctsockopt(sock, ipproto_ip, ipjidrincl, (char*)&

17、;flag, sizeof(flag)=s0cket_err0r)cout<<endl<<，setsockopt 操作失敗:，z<<wsagetlasterror () <<endl; closesocket (sock);wsacleanup ();char hostname128 ;/獲取主機(jī)名i f (gethostname(hostname, 100)二二socketerror) " cout<<endl<<z，gethostname 操作失敗:z，<<wsagetlasterror () &

18、lt;<endl; closesocket(sock);wsacleanup();hostent *phostip; /獲取本地 ipif (phos tip=gethos tbyname(hostname)=null)cout<<endl <<，gethostbyname 操作失敗:，<<wsagetlasterror () <<endl ; closcsockct( sock);wsacleanup ();sockaddr in host addr;/ host_addr sin_family=af_inet; host_addr si

19、n_port二htons(6000);host addr. sin_addr=*(in addr *)phostip->h_addr_list0;if(bind(sock, (psockaddr)&host_addr, sizeof(host_addr)二二s0cket_err0r) cout<<cndl<<，bind 操作失?。?，<<wsagctlasterror () <<cndl; closesocket (sock) ; /綁定網(wǎng)卡wsacleanup ();dword dwbuffcrlen10;dword dwbuffe

20、rlnlen=l;dword dwbytesreturned=0;if(wsaioctl(sock , io rcvall , fedwbufferlnlen , sizeof(dwbufferlnlen), &dwbufferlen, si zeof(dwbufferlen), &dwbytesreturned, null, nui丄)二二socketerror) cout<<endl<<，wsaioctl 操作失敗:，<<wsagetlasterror () <<endl; closesocket (sock) ; /將網(wǎng)卡設(shè)

21、為混雜模式，以接受所有數(shù)據(jù) wsacleanup ();cout<<endl<<，/開(kāi)始解析 ip 包:,<<endl; char buffer 65535 ; /設(shè)置緩沖區(qū) int packsum=atoi (argvl) ; /字符串轉(zhuǎn)換為整形 for(int i=0;i<packsum;i+)if (recv(sock, buffer, 65535, 0) >0) /四個(gè)參數(shù)分別是套接字描述符，緩沖區(qū)的 地址，緩沖區(qū)大小，附加標(biāo)志ip_head ip二*(ip_head *)buffer;cout<<?，z，<<en

22、dl;cout«z，版本：z，<< (ip. version>>4) <<endl; /獲取頭部長(zhǎng)度字段cout«z，頭部長(zhǎng)度：z，«(ip. headlen &0x0f)*4) «endl; /獲取頭部長(zhǎng)度字段 cout< 月艮 務(wù) 類(lèi) 型 ：priority"(ip. scrvicctypc5) «， servicez，«(ip. servicetype»l)&0x0f) <<endl; /優(yōu)先級(jí)子域和 tos 子域 cout<<

23、z，總長(zhǎng)度:,<<ip. totallen<<endl;/獲取總長(zhǎng)度字段 cout<<，z標(biāo)識(shí)符：z，<<ip. identif ier<<endl;/獲取標(biāo)識(shí)字段cout<<，z 標(biāo) 志 位:z/<< (ip. flags>>15)&0x01) <</z, df=(ip. flags»14)&0x01) «，mf二(ip. flags»13)&0x01) «cndl; /獲得 標(biāo)志字段cout«/z片偏移:(ip

24、. fragoffset&oxlfff) «endl; /獲取分段偏移字段 cout«，z生存周期«(int) ip. timetolive<<endl; /獲取生存時(shí)間字段 cout<<z，協(xié)議:protocolz，<<(int) ip. protocol<<endl ; /獲取協(xié)議字段 cout<<z，頭部校驗(yàn)和:z，<<ip. iicadchccksum<<cndl; /獲取頭校驗(yàn)和字段 cout«z，原地址«inet_ntoa(*(in_addr

25、 *)&ip. sourceaddr) <<endl; /獲取源 ip地址字段cout<<z，目的 ip 地址:/z«inet_ntoa (* (in addr *)&ip. destinaddr) «endl; / 獲取目的ip地址字段outfile«"endl;outfile«版本: (ip. version>>4) <<endl;outfile<<，/頭部長(zhǎng)度(ip. headlen &0x0f)*4) <<endl;outfi le<&

26、lt;，z 服 務(wù) 類(lèi) 型 ：priority(ip. servicetype>>5)， scrvicc，z<<(ip. servicetype»l)&0x0f)<<cndl;outfile«/z總長(zhǎng)度:，z«ip. totallen«endl;outfile«標(biāo)識(shí)符:,<<ip. identifier<<endl;outfile<<?，標(biāo) 志 位：<<(ip. flags»15)&0x01)，df二z，« (ip. flag

27、s»14)&0x01) «z，, mf=z，« (ip. flags»13)&0x01) «endl;outfile<< 片偏移:«(ip. fragoffset&oxlfff)«endl; outfile«生存周期: (int) ip. timetolive<<endl; outfile<<，/協(xié)議：protocol(int) ip. protocol<<endl; outfile<<z，頭部校驗(yàn)和:,<<ip. he

28、adchecksum<<endl;outfile<<，z原地址:，z<<inet_ntoa(*(in_addr *)&ip. sourccaddr) <<cndl; outfile«，z 目的 ip 地址:，z«inet_ntoa(*(in_addr *)&ip. destinaddr) <<endl; " " closcsockct (sock);wsacleanup ();九、調(diào)試程序 程序運(yùn)行結(jié)果截圖:(1)運(yùn)行程序：amyprojectsxanalysizippackagexanalysizippackagexdebugxanalysizippackage.exe"請(qǐng)輸入要捕獲ip數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù):1口丨回(2)輸入數(shù)據(jù):(3)顯示結(jié)果:s