数据通信与计算机网络课程设计.docx

1、数据通信与计算机网络课程设计第一部分 数据通信与计算机网络课程设计（要求）一、课程设计的性质、目的和任务性质：独立设课目的和任务：1、掌握数据通信和计算机网络的基本原理2、掌握数据通信和计算机网络设计、分析和实现方法3、提高学生编制网络通信程序、网络应用服务程序的能力二、课程设计的基本内容和要求基本内容：网络数据通信的基本方法及实现。基本要求：根据选定的项目，课题小组成员认真查阅相关资料，发挥学生的主体作用，提出设计方案，老师参与，进行讨论和分析，最终确定设计方案。在此基础上，合理分工，协同完成项目的设计与实现，最后完成课程设计的报告撰写。三、课程设计的内容学时安排序号实验项目学时分配实验类型

2、每组人数内容提要1ARP协议数据包的捕获解析设计与实现1周设计性3-6人通过本实验，掌握网络协议数据包捕获和解析编程的技术2基于Socket的在线数据传输设计与实现1周设计性3-6人基于Socket套接口，实现通信双方的在线键盘数据传输服务。目的使学生掌握网络在线数据交换的设计方法。3基于Socket的文件传输服务（FTP）设计与实现1周设计性3-6人基于Socket套接口，实现文件数据传输服务。目的使学生掌握文件传输服务的设计方法。4基于Socket的HTTP文件传输服务设计与实现1周设计性3-6人基于Socket套接口，实现HTTP文件数据传输服务。目的使学生掌握Web网络服务的设计方法。

3、5基于Socket的Telnet服务设计与实现1周设计性3-6人基于Socket套接口，实现Telnet服务。目的使学生掌握远程登录网络访问服务的设计方法。6滑动窗口协议的模拟1周设计性3-6人通过实现对于滑动窗口协议的模拟，加深对滑动窗口协议的理解。7简单的端口扫描1周设计性3-6人实现一个扫描器，必须能够完成以下所有功能：使用TCP connect、TCP SYN和 TCP FIN 进行端口扫描，使用ICMP echo扫描实现IP扫描。并把扫描得知的结果记录下来。注：一、滑动窗口协议的模拟1 关于滑动窗口，请阅读网络教材（实现 选择性重发）；2 运行时启动两个线程client 和serve

4、r。其中sever 初始应该为监听状态；3 可指定滑动窗口数目m（m2n，n为大于1的整数）和要发送的帧总数，停等的超时时间间隔以及发送类型（正常发送，即没有缺帧和错序发送帧的现象），发送速率等参数；4 client向server发起连接，成功则转入5;5 client端发出帧，帧的内容可同序号或者为“111”“222”“aaa”“bbb”或者是一段文章中的部分内容;6 选择发送类型为“缺帧”，模拟因网络拥塞造成丢帧的情况，开始发送情况同“正常发送”的情况。不同的是在帧x发送前用户可以选择丢失，则客户端继续接收帧x+1，x+2并且对帧x+1，x+2发出确认并缓存该帧；7 服务器端等待一段相当长

5、的时间（超时），重发帧x；8 选择发送类型为“错序发送”。将一组待发送的帧按照指定（错序）顺序发送。具体实现同“缺帧”情况；9 以上各种情况下，client和server窗口中应实时显示帧的发送和接受情况，包括序号，到达时间，内容等。以及窗口的填充和清空情况；10 使用socket编程；11 本实验要求实现的是一个简化了许多的滑动窗口协议。对于所有包，在生成序列号后进行发送。接收方为每个包设定一个定时器，记录包的到达情况。如发送方发送速度过快，或某包定时器超时，则发送方应重发。接受方窗口满时，接受到的包应被拷贝至硬盘（以下部分可以自由设计，仅做参考）。12 主要的数据结构：包：class pa

6、cketprotect：int num；/数据包的序号cstring content；/数据包内容 /method 消息：class messageprotect：int no；/消息的序号cstring content；/消息内容int id；/消息的方向/method 13 程序主要流程14 方法：void create_windows（）；/模拟滑动窗口协议中发送，接受窗口void create_packet（）；/模拟滑动窗口协议中包bool create_timer（）；/模拟滑动窗口协议中的定时器int waitfornext（）；/等待下一个包void resend（）；/重发v

7、oid receive（）；/数据包到达，接受数据包void write（）；/数据包全部到达，写入硬盘注：本实验主要目的是为了加深同学们对于滑动窗口协议的了解，而不是底层的网络编程。所以在这里，“包”的概念可以是一组题为“1”、“2”、“3”等等的文件（由程序动态创建）。如果是在两台机器上实现，其中一台机器作为发送方，另一台则是接收方，双方进行通讯。如果接收方窗口大小为6，则当编号为7的包（文件）到达时，接受方应作相应处理，包括通知发送方暂停发送，缓存收到的包，清空滑动窗口等。当然，对于出错的情况，比如包丢失，不按序到达等情况编程者应有所考虑，所以在模拟接收方的机器上，应提供选择待发送包序号

8、的界面。一个简单的选择发送包的界面如下：15按序发送16 错序发送（包4未发送）二、简单的端口扫描1、基本概念 三次握手Three-wayHandshake一个虚拟连接的建立是通过三次握手来实现的1.(B)-SYN-(A) 假如服务器A和客户机B通讯.当A要和B通信时，B首先向A发一个SYN(Synchronize)标记的包，告诉A请求建立连接.注意:一个SYN包就是仅SYN标记设为1的TCP包(参见TCP包头Resources).认识到这点很重要，只有当A受到B发来的SYN包，才可建立连接，除此之外别无他法。因此，如果你的防火墙丢弃所有的发往外网接口的SYN包，那么你将不能让外部任何主机主动

9、建立连接。2.(B)-SYN/ACKACK-(A)B收到SYN/ACK包,B发一个确认包(ACK)，通知A连接已建立。至此，三次握手完成，一个TCP连接完成。 Note:ACK包就是仅ACK标记设为1的TCP包.需要注意的是当三此握手完成、连接建立以后，TCP连接的每个包都会设置ACK位。 这就是为何连接跟踪很重要的原因了.没有连接跟踪,防火墙将无法判断收到的ACK包是否属于一个已经建立的连接.一般的包过滤(Ipchains)收到ACK包时,会让它通过(这绝对不是个好主意).而当状态型防火墙收到此种包时，它会先在连接表中查找是否属于哪个已建连接，否则丢弃该包 四次握手Four-wayHands

10、hake四次握手用来关闭已建立的TCP连接1.(B)-ACK/FIN-(A)2.(B)-ACK-(A)3.(B)-ACK/FINACK-(A)注意:由于TCP连接是双向连接,因此关闭连接需要在两个方向上做。ACK/FIN包(ACK和FIN标记设为1)通常被认为是FIN(终结)包.然而,由于连接还没有关闭,FIN包总是打上ACK标记.没有ACK标记而仅有FIN标记的包不是合法的包，并且通常被认为是恶意的。最常见的非法组合是SYN/FIN包.注意:由于SYN包是用来初始化连接的,它不可能和FIN和RST标记一起出现.这也是一个恶意攻击。表3-2TCP状态表状态描述CLOSED 关闭状态，没有连接活

11、动或正在进行LISTEN 监听状态，服务器正在等待连接进入SYNRCVD 收到一个连接请求，尚未确认SYNSENT已经发出连接请求，等待确认ESTABLISHED连接建立，正常数据传输状态FINWAIT1（主动关闭）已经发送关闭请求，等待确认FINWAIT2（主动关闭）收到对方关闭确认，等待对方关闭请求TIMEDWAIT完成双向关闭，等待所有分组死掉CLOSING双方同时尝试关闭，等待对方确认CLOSEWAIT（被动关闭）收到对方关闭请求，已经确认LASTACK（被动关闭）等待最后一个关闭确认，并等待所有分组死掉 正常状态转换1 服务器端首先执行LISTEN原语进入被动打开状态（LISTEN）

12、，等待客户端连接；2当客户端的一个应用程序发出CONNECT命令后，本地的TCP实体为其创建一个连接记录并标记为SYNSENT状态，然后给服务器发送一个SYN报文段；3 服务器收到一个SYN报文段，其TCP实体给客户端发送确认ACK报文段同时发送一个SYN信号，进入SYNRCVD状态；4客户端收到SYN+ACK报文段，其TCP实体给服务器端发送出三次握手的最后一个ACK报文段，并转换为ESTABLISHED状态；5 服务器端收到确认的ACK报文段，完成了三次握手，于是也进入ESTABLISHED状态。在此状态下，双方可以自由传输数据。当一个应用程序完成数据传输任务后，它需要关闭TCP连接。假设

13、仍由客户端发起主动关闭连接。6 客户端执行CLOSE原语，本地的TCP实体发送一个FIN报文段并等待响应的确认（进入状态FINWAIT1）；7 服务器收到一个FIN报文段，它确认客户端的请求发回一个ACK报文段，进入CLOSEWAIT状态；8 客户端收到确认ACK报文段，就转移到FINWAIT2状态，此时连接在一个方向上就断开了；9 服务器端应用得到通告后，也执行CLOSE原语关闭另一个方向的连接，其本地TCP实体向客户端发送一个FIN报文段，并进入LASTACK状态，等待最后一个ACK确认报文段；10 客户端收到FIN报文段并确认，进入TIMEDWAIT状态，此时双方连接均已经断开，但TCP

14、要等待一个2倍报文段最大生存时间MSL（MaximumSegmentLifetime），确保该连接的所有分组全部消失，以防止出现确认丢失的情况。当定时器超时后，TCP删除该连接记录，返回到初始状态（CLOSED）。11 服务器收到最后一个确认ACK报文段，其TCP实体便释放该连接，并删除连接记录，返回到初始状态（CLOSED）。2、几种扫描的原理 TCP connect() 扫描：这是最基本的TCP扫描。操作系统提供的connect()系统调用，用来与每一个感兴趣的目标计算机的端口进行连接。如果端口处于侦听状态，那么connect()就能成功。否则，这个端口是不能用的，即没有提供服务。这个技术

15、的一个最大的优点是，你不需要任何权限。系统中的任何用户都有权利使用这个调用。另一个好处就是速度。如果对每个目标端口以线性的方式，使用单独的connect()调用，那么将会花费相当长的时间，你可以通过同时打开多个套接字，从而加速扫描。使用非阻塞I/O允许你设置一个低的时间用尽周期，同时观察多个套接字。 TCP SYN扫描 ：这种技术通常认为是“半开放”扫描，这是因为扫描程序不必要打开一个完全的TCP连接。扫描程序发送的是一个SYN数据包，好像准备打开一个实际的连接并等待反应一样（参考TCP的三次握手建立一个TCP连接的过程）。一个SYN/ACK的返回信息表示端口处于侦听状态。一个RST返回，表示

16、端口没有处于侦听态。如果收到一个SYN/ACK，则扫描程序必须再发送一个RST信号，来关闭这个连接过程。 TCP FIN 扫描 ：有的时候有可能SYN扫描都不够秘密。一些防火墙和包过滤器会对一些指定的端口进行监视，有的程序能检测到这些扫描。相反，FIN数据包可能会没有任何麻烦的通过。这种扫描方法的思想是关闭的端口会用适当的RST来回复FIN数据包。另一方面，打开的端口会忽略对FIN数据包的回复。这种方法和系统的实现有一定的关系。有的系统不管端口是否打开，都回复RST，这样，这种扫描方法就不适用了。这种方法在区分Unix和NT时，是十分有用的。 ICMP Echo扫描：使用ICMP Reques

17、t数据包来判断在一个网络上主机是否开机。如果主机开机，则会回复ICMP Echo数据包。否则得不到回复。注释：从上述所列的课程设计内容中，选择一个必做。若有能力或业余时间的学生，可选择一个以上的设计内容做。四、课程设计报告要求写出课程设计目的，设计内容，实验环境，设计思想和实现流程，源程序、运行结果以及分析。第二部分 涉及到的概念1、Socket for C：2、Socket for java：第三部分 实例1、ftp客户端程序代码如下：package ftpclient;import java.awt.*;import java.awt.event.*;import javax.swing.

18、*;import .ftp.*;import .*;import java.io.*;public class FtpClientFrame extends JFrame JPanel contentPane; Label labelPrompt = new Label(); / 状态提示 Label labelHost = new Label(); TextField textFieldHost = new TextField(); / 主机地址 Label labelUser = new Label(); TextField textFieldUser = new TextField();

19、 / 用户名 Label labelPassword = new Label(); TextField textFieldPassword = new TextField(); / 密码 Button buttonLink = new Button(); / 连接按钮 Button buttonDisconnect = new Button(); / 断开按钮 Label labelFileShow = new Label(); TextArea textAreaContent = new TextArea(); / 显示文件和目录的文本域 Label labelFile = new Labe

20、l(); TextField textFieldFile = new TextField(); / 要下载的文件名输入框 Label labelDir = new Label(); TextField textFieldDir = new TextField(); / 保存文件的本机目录名 Button buttonDownload = new Button(); / 下载按钮 FtpClient myFtp = null; / FtpClient对象 TelnetInputStream inStream = null; / 输入流对象 public FtpClientFrame() / 构造

21、函数 try jbInit(); / 界面初始化并显示 catch(Exception e) e.printStackTrace(); / 界面初始化并显示 private void jbInit() throws Exception contentPane = (JPanel) this.getContentPane(); contentPane.setLayout(null); labelPrompt.setBounds(new Rectangle(25, 6, 180, 22); labelHost.setText(主机名:); labelHost.setBounds(new Recta

22、ngle(25, 38, 50, 22); textFieldHost.setBounds(new Rectangle(78, 38, 280, 22); labelUser.setText(用户名:); labelUser.setBounds(new Rectangle(25, 70, 50, 22); textFieldUser.setBounds(new Rectangle(78, 70, 114, 22); labelPassword.setText(密码:); labelPassword.setBounds(new Rectangle(205, 70, 37, 22); textFi

23、eldPassword.setBounds(new Rectangle(244, 70, 114, 22); textFieldPassword.setEchoChar(*); buttonLink.setLabel(连接); buttonLink.setBounds(new Rectangle(375, 38, 70, 22); buttonLink.addActionListener(new java.awt.event.ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) buttonLink_actionPerforme

24、d(e); ); buttonLink.setEnabled(true); buttonDisconnect.setLabel(断开); buttonDisconnect.setBounds(new Rectangle(375, 70, 70, 22); buttonDisconnect.addActionListener(new java.awt.event.ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) buttonDisconnect_actionPerformed(e); ); buttonDisconnect.s

25、etEnabled(false); labelFileShow.setText(目录列表); labelFileShow.setBounds(new Rectangle(25, 105, 140, 22); textAreaContent.setBounds(new Rectangle(25, 135, 420, 235); textAreaContent.setEditable(false); labelFile.setText(欲下载的文件名:); labelFile.setBounds(new Rectangle(25, 380, 100, 22); textFieldFile.setB

26、ounds(new Rectangle(128, 380, 230, 22); labelDir.setText(存放文件的路径:); labelDir.setBounds(new Rectangle(25, 412, 100, 22); textFieldDir.setBounds(new Rectangle(128, 412, 230, 22); buttonDownload.setLabel(下载); buttonDownload.setBounds(new Rectangle(375, 412, 70, 22); buttonDownload.addActionListener(new

27、 java.awt.event.ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) buttonDownload_actionPerformed(e); ); buttonDownload.setEnabled(false); contentPane.add(labelPrompt, null); contentPane.add(labelHost, null); contentPane.add(textFieldHost, null); contentPane.add(labelUser, null); contentPan

28、e.add(textFieldUser, null); contentPane.add(labelPassword, null); contentPane.add(textFieldPassword, null); contentPane.add(buttonLink, null); contentPane.add(buttonDisconnect, null); contentPane.add(labelFileShow, null); contentPane.add(textAreaContent, null); contentPane.add(textFieldFile, null);

29、contentPane.add(labelFile, null); contentPane.add(labelDir, null); contentPane.add(textFieldDir, null); contentPane.add(buttonDownload, null); enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK); this.setSize(new Dimension(480, 485); this.setResizable(false); this.setTitle(ftp客户端); this.setVisible(true); / 响应“连接”按钮的点击消息，连接到服务器端 void buttonLink_actionPerformed(ActionEvent e) String