计算机网络课程设计 监控IP包流量.docx

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计算机网络课程设计监控IP包流量

一、课程设计目的：

………………………………………………3

二、课程设计要求：

………………………………………………3

三、课程设计主要思路分析：

……………………………………3

四、设计流程图：

………………………………………………….4

五、运行结果:

…………………………………………………….5

六、总结:

………………………………………………………….6

参考文献…………………………………………………………..6

源代码:

…………………………………………………………….6

一、课程设计目的

随着Internet技术的发展，基于IP协议的应用成为网络技术研究与软件开发的一个重要基础，因此学习网络层以基本概念，了解IP协议的基本内容，对于掌握TCP/IP协议的主要内容和学习网络课程是十分重要的，通过本次课程设计，有助于熟悉IP包格式和加深对IP协议的理解。

二、课程设计要求

编制程序，监控网络，捕获一段时间内网络上的IP数据包，按IP数据包的源地址统计出该源地址在该时间段内发出的IP包的个数，将其写入日志文件中或用图形表示出来（建议用图形表示出统计结果）。

程序的具体要求如下：

用命令行运行：

IPStatistictimelogfile

其中，IPStatistic是程序名；time是设定的统计时间间隔（单位为分钟，比如，2表示2分钟）；logfile表示统计结果写入的日志文件名（若用图形表示统计结果则可以不选这个参数）。

相关知识：

IP是ICP/IP协议体系中的网络层协议，TCP、UDP、ICMP和IGMP等其他协议都是以IP协议为基础的。

IP的特点如下：

（1）IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送协议。

（2）IP协议是点对点的网络层通信协议。

（3）IP协议向通信层隐藏了物理网络的差异。

三、课程设计主要思路分析

1．课程设计中的重点及难点

（1）程序中会用到Winpcap,Winpcap是Windowspacketcapture的缩写，这是UNIX下的lipbcap移植到Windows下的产物，是Win32环境下数据包捕获的开放代码函数库。

Winpcap由内核级的数据包过滤器，底层动态链接库（packet.dll）和一个高层的独立于系统的库（wpcap.dll）组成。

Winpcap提供以下功能：

1）捕获原始数据报，包括共享网络上各主机发送/接收的数据报以及各主机之间交换的数据报。

2）在数据报发往应用程序之前，按照自定义的规则过滤某些特殊的数据报。

3）将用户构造的数据报发送到网络中。

4）统计网络的流量。

Winpcap的主要功能在于独立于主机协议（如TCP/IP）发送和接收原始数据报。

也就是说，Winpcap不能阻塞、过滤或控制其他应用程序数据报的收发，它只是监听共享网络上传送的数据报。

因此，它不能用于QoS调度程序或个人防火墙。

基于Winpcap的应用程序一般按照下面几个步骤编写：

1）获取网络设备列表。

2）选择网卡并打开。

3）当捕获数据包时，可能需要设置过滤器。

4）捕获数据包或者发送数据包。

Packet.dll相关数据结构

typedefstruct_ADAPTERADAPTER//描述一个网络适配器

typedefstruct_PACKETPACKET具//描述一组网络数据报的结构

typedefstructNetTypeNetType//描述网络类型的数据结构

typedefstructnpf_if_addrnpf_if_addr//描述一个网络适配器的IP地址

structbpf_hdr//数据报头部

structbpf_stat//当前捕获数据报

（2）列出网卡列表，让用户选择可用的网卡。

（3）注意过滤器的使用，只需捕获IP所，别的包都需过滤掉。

2．参考算法

（1）取得当前网络设备列表（在标准输出上显示，以让用户进行选择）。

（2）将用户选择的Ethernet卡以混杂模式打开，以接收到所有的数据包。

（3）设置过滤器，此处的过滤器“IP”。

（4）捕获IP包并按包的源地址进行统计（用链表结构进行实现）。

程序流程如图1-1所示：

四、设计流程图。

图1-1程序流程图

五、运行结果:

安装好WinPcap软件，在VC++界面上点击工具->选项->目录。

添加Include文件夹下的所有文件和Lib下的所有内容，调试完程序无误后，点击开始—>运行“cmd”进入目标文件夹Debug下运行IPI.EXE文件并加入参数2bl.txt。

此时程序会检测电脑系统中的网卡数，然后选择程序运行时的网络接口,耐心等待两分钟后就会得到程序的运行结果.

图1-2系统中网络接口数

图1-3选择第一个网络接口

图1-41分钟之后捕获的ip地址和数据包

六、总结:

通过本次计算机网络课程设计，我更加充分的理解了课本上的知识，并能够加以扩展，从而应用于实践当中，这几天的课程设计令我受益匪浅，我意识到我们所学的东西将来都是要付诸实践的，所以一切要从实际情况出发，理论联系实际，这样才能真正发挥我们所具备的能力。

这次计算机网络课程设计历时二个星期，在整整十多天的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上，但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

参考文献

[1]吴功宜胡晓英.计算机网课程设计北京:

机械工业出版社,2007.12.

[2]张荛学郭国强.计算机网络与Internet教程（第二版）北京:

清华大学出版社2006.11.

[3]王春晓赵艳标.计算机网络教程北京:

机械工业出版社,2005.08.

[4]张仁何云.计算机网络课程设计指导北京:

清华大学出版社2006.05.

源代码:

//主程序

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include"pcap.h"

//#include"IPNodeList.h"

#pragmacomment（lib,"Wpcap.lib"）

#pragmacomment（lib,"Ws2_32.lib"）

//IP包的头部包括

structip_header{

unsignedcharver_ihl;//版本号（4位）+头部长度（4位）

unsignedchartos;//服务类型

unsignedshorttlen;//总长度

unsignedshortidentification;//标识

unsignedshortflags_fo;//标志+片偏移

unsignedchartll;//生存时间

unsignedcharproto;//协议

unsignedshortcrc;//校验码

DWORDsaddr;//源地址

DWORDdaddr;//目的地址

unsignedintop_pad;//选项+填充

};

classIPNode

{

private:

longm_lIPAddress;//IP地址

longm_lCount;//发送数据包数

public:

IPNode*pNext;//指向下一个IP结点

//构造函数

IPNode（longsourceIP）

{

m_lIPAddress=sourceIP;

m_lCount=1;//初始化数据包个数为1

}

//数据包个数加1

voidaddCount（）

{

m_lCount++;

}

//返回数据包个数

longgetCount（）

{

returnm_lCount;

}

//返回IP地址

longgetIPAddress（）

{

returnm_lIPAddress;

}

};

//结点链表

classNodeList

{

IPNode*pHead;

IPNode*pTail;

public:

NodeList（）

{

pHead=pTail=NULL;

}

~NodeList（）

{

if（pHead!

=NULL）

{

IPNode*pTemp=pHead;

pHead=pHead->pNext;

deletepTemp;

}

}

//IP结点加入链表

voidaddNode（longsourceIP）

{

if（pHead==NULL）//当链表为空时

{

pTail=newIPNode（sourceIP）;

pHead=pTail;

pTail->pNext=NULL;

}

else//不为空时

{

for（IPNode*pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp->pNext）

{

//如果链表中存在此IP,发送数据包个数加1

if（pTemp->getIPAddress（）==sourceIP）

{

pTemp->addCount（）;

break;

}

}

//如果链表中没有此IP,则加入链表

if（pTemp==NULL）

{

pTail->pNext=newIPNode（sourceIP）;

pTail=pTail->pNext;

pTail->pNext=NULL;

}

}

}

//输出IP结点,即IP地址和其他送的IP包的个数

ostream&print（ostream&out）

{

for（IPNode*pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp->pNext）

{

longlTemp=pTemp->getIPAddress（）;

out<

out<getCount（）<

}

returnout;

}

};

voidmain（intargc,char*argv[]）

{

if（argc!

=3）//判断是否正确

{

cout<<"Usage:

IPStatistictimelogfile"<

cout<<"Pressanykeytocontinue..."<

_getch（）;

return;

}

doublemin=atof（argv[1]）;

pcap_if_t*alldevs;//网络设备结构

pcap_if_t*d,*head=NULL;

pcap_t*fp;//网卡描述

charerrbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];//错误信息

unsignedintnetmask;//子网掩码

charpacket_filter[]="ip";//过滤,选择IP协议

structbpf_programfcode;

structpcap_pkthdr*header;

constunsignedchar*pkt_data;

//获取网络设备列表

if（pcap_findalldevs（&alldevs,errbuf）==-1）

{

cout<<"Errorinpcap_findalldevs:

"<

return;

}

inti=1;//网卡数

if（i==0）//无设备

{

cout<<"\nNointerfacesfound!

MakesureWinpacpisinstalled.\n";

return;

}

if（i>=1）

{

intj=0;

for（d=alldevs;d;d=d->next）//列出网卡列表,让用户进行选择

{

cout<<++j<<":

"<name;

if（d->description）

cout<<""<description<

}

cout<<"\nEntertheinterfacenumber（1-"<

";

intk;

cin>>k;

if（k<1||k>j）

{

cout<<"outofrange"<

return;

}

for（d=alldevs,i=1;inext,i++）;//找到选择的网卡

head=d;

}

//以混杂模式方式打开网卡

if（（fp=pcap_open_live（head->name,1000,1,1000,errbuf））==NULL）

{

cout<<"\nUnabletoopentheadapter."<

pcap_freealldevs（alldevs）;

return;

}

//获取子网掩码

if（head->addresses!

=NULL）

netmask=（（structsockaddr_in*）（head->addresses->netmask））->sin_addr.S_un.S_addr;

else

//没有地址则假设为C类地址

netmask=0xFFFFFF00;

//编译过滤器

if（pcap_compile（fp,&fcode,packet_filter,1,netmask）<0）

{

cout<<"\nUnabletocompilethepacketfilter.Checkthesyntax.\n";

pcap_freealldevs（alldevs）;

return;

}

//设置滤波器

if（pcap_setfilter（fp,&fcode）<0）

{

cout<<"\nErrorsettingthefilter.\n";

pcap_freealldevs（alldevs）;

return;

}

//显示提示信息及每项的含义

cout<<"\t\tlisteningon"<description<<"..."<

ofstreamfout（argv[2],ios:

:

app）;//日志记录文件

fout<<"\tIPStatistic:

（"<

time_ttmp=time（NULL）;

fout<

cout<<"IPStatistic:

（"<

fout<<"Sourip"<<"\tpacketnumbers"<

//释放设备列表

pcap_freealldevs（alldevs）;

NodeListlink;//存储数据用链表

intres;

time_tbeg;

time_tend;

time（&beg）;//获取当前时间

while（（res=pcap_next_ex（fp,&header,&pkt_data））>=0）

{

time（&end）;//获得系统时间

if（end-beg>=min*60）//计算系统时间

break;

if（res==0）

continue;//超时

ip_header*ih;

//找到I头得位置

ih=（ip_header*）（pkt_data+14）;//14为以太头的长度

link.addNode（ih->saddr）;//将源IP地址加入链表

}

cout<<"SourIP"<<'\t'<<"packetnumbers"<

link.print（cout）;//输出到屏幕

link.print（fout）;//输出到日志

fout<

}