解析IP數(shù)據(jù)包課程設(shè)計

1、課程設(shè)計分析為了獲取網(wǎng)絡(luò)中的IP數(shù)據(jù)包，必須對網(wǎng)卡進行編程，在這里我們使用套接字（socket）進行編程。但是，在通常情況下，網(wǎng)絡(luò)通信的套接字程序只能響應(yīng)與自己硬件地址相匹配的數(shù)據(jù)包或是以廣播形式出發(fā)的數(shù)據(jù)包。對于其他形式的數(shù)據(jù)包，如已到達網(wǎng)絡(luò)接口但卻不是發(fā)送到此地址的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)接口在驗證投遞地址并非自身地址之后將不引起響應(yīng)，也就是說應(yīng)用程序無法收取與自己無關(guān)的數(shù)據(jù)包。我們要想獲取流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的所有數(shù)據(jù)包，就需要將網(wǎng)卡設(shè)置為混雜模式。本程序主要由三部分構(gòu)成：初始化原始套接字，反復(fù)監(jiān)聽捕獲數(shù)據(jù)包和解析數(shù)據(jù)包。下面就結(jié)合核心代碼對程序的具體實現(xiàn)進行講解，同時使程序流程更加清晰，去掉了錯誤檢查等保

2、護性代碼。1. 使用原始套接字套接字分為三種，即流套接字（Stream Socket）、數(shù)據(jù)報套接字（Datagram Socket）和原始套接字（Raw Socket）。要進行IP數(shù)據(jù)包的接受與發(fā)送，應(yīng)使用原始套接字。創(chuàng)建原始套接字的代碼如下：SOCKET sock;Sock=WSASoccet(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERRLAPPED);在WSASoccet函數(shù)中，第一個參數(shù)指定通信發(fā)生的區(qū)字段，AF_INET是針對Internet的，允許在遠程主機之間通信。第二個參數(shù)是套接字的類型，AF_INET地址族下，有SOCK_

3、STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW三種套接字類型。在這里，我們設(shè)置為SOCK_RAW，表示我們聲明的是一個原始套接字類型。第三個參數(shù)依賴于第二個參數(shù)，用于指定套接字所用的特定協(xié)議，這里使用IP協(xié)議。第四個參數(shù)為WSAPROTOCOL_INFO位，該位可以置空，永遠置0。第六個參數(shù)是標(biāo)志位，WSA_FLAG_OVERRLAPPED表明可以使用發(fā)送接收超時設(shè)置，本課程設(shè)計也可以把這個標(biāo)志位設(shè)置為NULL，因為本設(shè)計不用考慮超時情況。創(chuàng)建原始套接字后，IP頭就會包含在接收的數(shù)據(jù)中。然后，我們可以設(shè)置IP頭操作選項，調(diào)用sotscockpot函數(shù)。其中flag設(shè)置為TRUE,并設(shè)定I

4、P_HDRINCL選項，表明用戶可以親自對IP頭進行處理。BOOL flag=true;setsockopt (sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char*)&flag,sizeof(flag);之后，使用如下代碼完成對socket的初始化工作/*獲取主機名*/char hostname128;gethostname(hostname, 100);/*獲取IP地址*/hostent *pHostIP;pHostIP=gethostbyname(hostname);/* 填充SOCKADDR_IN的結(jié)構(gòu)內(nèi)容*/sockaddr_in addr_in;addr_in.

5、sin_addr= *(in_addr*)pHostIP->h_addr_list0;addr_in.sin_family=AF_TNET;addr-in.sin_port=htons(6000); /* 綁定socket */bind(sock, (POSCKADDR)&addr_in,sizeof(addr_in); 填寫sockaddr_in的內(nèi)容時，其地址值應(yīng)填寫為本機IP地址可以通過gethostbyname()函數(shù)獲取；端口號可以隨便填寫，但不能與系統(tǒng)沖突；協(xié)議族應(yīng)填寫為AF_INET。注意，sockaddr_in 結(jié)構(gòu)的值必須是以網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序表示的值，而不能直接使用

6、本機字節(jié)順序的值，使用htoms()函數(shù)可以將無符號短整型的主機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)的順序的數(shù)據(jù)。最后使用bind（）函數(shù)將socket綁定到本地網(wǎng)卡上。 綁定網(wǎng)卡后，需要WSAIoctl()函數(shù)把網(wǎng)卡設(shè)置為混雜模式，使網(wǎng)卡能夠接收所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，其關(guān)鍵代碼如下：#define SIO_RCVALL_WSAIOW(IOC_VENDOR,1)DWORD dwBufferLen10;DWORD dwBufferInLen=1;DWORD dwBytesReturned=0;WSAIoctl(SnifferSocket,IO-RCVALL,&dwBufferInLen,sizeof(dwBuff

7、erInLen),&dwBufferLen,Sizeof(dwBufferLen),&dwByteReturned,NULL,NULL); 如果接收的數(shù)據(jù)包中的協(xié)議類型和定義的原始套接字匹配，那么接收到的數(shù)據(jù)就拷貝到套接字中。因此，網(wǎng)卡就可以接收所有經(jīng)過的IP包。2.接收數(shù)據(jù)包 在程序中可使用RECV()函數(shù)接收經(jīng)過的IP包。該函數(shù)有四個參數(shù)，第一個參數(shù)接收操作所用的套接字描述符；第二個參數(shù)接收到緩沖區(qū)的地址；第二個參數(shù)接收緩沖區(qū)的地址；第三個參數(shù)接收緩沖區(qū)的大小，也就是所要接收的字節(jié)數(shù)；第四個參數(shù)是一個附加標(biāo)志，如果對所發(fā)送的數(shù)據(jù)沒特殊要求，直接設(shè)為0。因為IP數(shù)據(jù)包的最大長

8、度是65536B，因此緩沖區(qū)的大小不能小于65535B。設(shè)置緩沖區(qū)后，可利用循環(huán)來反復(fù)監(jiān)聽接收IP包，用recv()函數(shù)接收功能的代碼如下：#dedine BUFFER_SIZE 65535Char bufferBUFFER_SIZE; /設(shè)置緩沖區(qū)While(true)recv(sock,buffer,BUFFER_SIZE,0); /j接收數(shù)據(jù)包.3.定義IP頭部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)程序需要定義一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示IP頭部。這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該和圖7-1吻合，其代碼如下：typedef struct _IP_HEADER /定義IP頭unionBYTE Version; /版本前4位BYTE HdrLen;

9、 /報頭標(biāo)長（后四位），IP頭長度；BYTE ServiceType;/服務(wù)類型WORD TotalLen; /總長度WORD ID; /標(biāo)識union WORD Flags; /標(biāo)志W(wǎng)ord FragOff; /分段偏移;BYTE TimeToLive; /生命期BYTE Protiocol; /協(xié)議WORD HdrChksum; /頭校驗和DWORD SrcAddr; /源地址DWORD DstAddr: /目的地址BYTE Options; /選項IP_HEADER;這是我們只考慮IP頭部結(jié)構(gòu)，不考慮數(shù)據(jù)部分。在捕獲IP數(shù)據(jù)包后，可以通過指針把緩沖區(qū)的內(nèi)容強制轉(zhuǎn)化為IP_HEADER數(shù)據(jù)

10、結(jié)構(gòu)。IP_HEADER ip = *( IP_HEADER *)buffer;4.IP包的解析解析IP包的字段有兩種策略。針對長度為8位、16位和32位的字段 （或子字段）時，可以利用IP_HEADER的成員指教獲取。要解析長度不是9位倍數(shù)的字段（或子字段）時，可以利用C語言中的位移以及與、或操作完成。下面給出了通過IP_HEADER解析IP頭各個字段的代碼。/*獲取版本字段*/ip.Version>>4;/*獲取頭部長度字段*/ip.HdrLen & 0x0f;/*獲取服務(wù)類型字段中的優(yōu)先級子域*/ip.ServiceType>>5;/*獲取服務(wù)類型字段中的

11、TOS子域*/(IP.sERVICEtYPE>>1)&0X0F;/*獲取總長度字段*/ip.TotalLEN;/*獲取標(biāo)識字段*/ip.ID;/*解析標(biāo)識字段*/DF=(ip.Flags>>14) &0x01;MF=(ip.Flags>>13) &0X01;/*獲取分段偏移字段*/ip.FragOff &0x1fff;/*獲取生存時間字段*/ip.TimeToLive;/*獲取協(xié)議字段*/ip.Protocol;/*獲取頭校驗和字段*/ip.HdrChksum;/*解析源IP地址字段*/inet_ntoa(*(in_addr*

12、)&ip.SrcAddr;/*解析目的的IP地址字段*/inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.DstAddr);程序運行結(jié)果程序流程圖：開始構(gòu)造程序運行環(huán)境，生成輸出文件創(chuàng)建原始套接字，并初始化捕獲IP包解析IP包輸出IP包信息Ctrl+CN結(jié)束Y八實習(xí)體會 通過這次實驗，了解到關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送及處理過程中，軟件起到了巨大的作用。熟悉了VC+在計算機網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用，是一次難得的機會。 同學(xué)們的默鍥配合和合作精神是實驗成功的必要條件，而謹(jǐn)慎對待事物的態(tài)度是成功的關(guān)鍵。九. 參考文獻：1計算機網(wǎng)絡(luò) 宋凱 劉念 金海月等2數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)（第四版）吳時霖 周正康 吳永

13、輝 譯3計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計 吳功宜 胡曉英 張仁 何云 王寧編著 程序源代碼#include "winsock2.h"#include "ws2tcpip.h"#include <windows.h>#include<fstream>#include <iostream>#pragma    comment(lib,"ws2_32.lib")using namespace std;typedef

14、60;struct _IP_HEADER union   BYTE Version;    /版本  BYTE HdrLen;     /ip頭部長度                      

15、60;                                             BYTE ServiceType; 

16、;   /服務(wù)類型 WORD TotalLen;       /總長度 WORD ID;             /標(biāo)識 union   WORD Flags;      /標(biāo)志  WORD 

17、;Fragoff;    /分段偏移  BYTE TimeToLive;     /生命期 BYTE Protocol;       /協(xié)議 WORD HdrChksum;      /頭校驗和 DWORD SrcAddr;     

18、60; /源地址 DWORD DstAddr;       /目的地址 BYTE Options;        /選項IP_HEADER;int main () SOCKET sock;    WSADATA wsData; if (WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&#

19、160;&wsData) != 0)   printf("WSAStartup failed!n");  return -1;  if ( ( sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP) ) = INVALID_SOCKET )   printf("create&#

20、160;socket failedn");  return -1;  BOOL flag = true; if ( setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,(char*)&flag, sizeof(flag) = SOCKET_ERROR )   printf("setsockopt failed!n"

21、;);  return -1;  char hostName128; if ( gethostname(hostName, 100) = SOCKET_ERROR )   printf("gethostname failed!n");  return -1;  hostent* pHostIP; if( ( pHost

22、IP = gethostbyname(hostName) ) = NULL )   printf("gethostbyname failedn");  return -1;  sockaddr_in addr_in; addr_in.sin_addr = *(in_addr*)pHostIP->h_addr_list0; addr_in.sin_family =

23、 AF_INET; addr_in.sin_port = htons(6000); if ( bind(sock, (PSOCKADDR)&addr_in, sizeof(addr_in) = SOCKET_ERROR )   printf("bind failedn");  return -1; #define IO_RCVALL _WSAIOW(

24、IOC_VENDOR,1)    DWORD dwBufferLen10; DWORD dwBufferInLen = 1; DWORD dwBytesReturned = 0; char buffer100; if ( WSAIoctl(sock, IO_RCVALL, &dwBufferInLen, sizeof(dwBufferInLen),  &

25、;dwBufferLen, sizeof(dwBufferLen), &dwBytesReturned, NULL, NULL) = SOCKET_ERROR )   printf("ioctlsocket faildn");  return -1;   printf("開始解析經(jīng)過本機的IP數(shù)據(jù)包!nn"); while ( true )

26、   int size = recv(sock, buffer, sizeof(buffer), 0);  IP_HEADER ip = *(IP_HEADER *)buffer;   cout << "-" << endl;   cout << "版本:

27、0;" << (ip.Version>>4) << endl;   cout << "IP頭部長度: " << ( (ip.HdrLen & 0x0f) * 4) << endl;  cout << "服務(wù)類型: Priorit

28、y" << (ip.ServiceType >> 5) <<   ", Service" << ( (ip.ServiceType >> 1 ) & 0x0f) << endl;   cout << "總長度: &qu

29、ot; << ip.TotalLen << endl;  cout << "標(biāo)識符: " << ip.ID << endl;   cout << "標(biāo)志位: " << ( (ip.Flags >> 15) & 0x01) << ", DF = " <<   ( (ip.Flags >> 14) & 0x01) << ", Mf = "