实验四IP包的解析.docx
IP包的解析本次课程设计的目的是设计一个解析IP数据包的程序，并根据分析结果说明IP数据包的结构及IP协议的相关问题，对IP层的工作原理有更好的理解和认识。二、实验要求：1 .整个课程设计的各个环节都要自己动手。2 .编写程序，获取网络中的IP数据包内容，将结果显示在标准输出上，并同时写入日志文 件。具体要求如下：(1)程序编译后生成的 exe文件以“学号+IP”为名，输出结果至屏幕的同时，将结果写入“学号+IP”的日志文件中；(2)程序的输出内容应包括 IP包的版本、头长度、服务类型、数据包长度等IP数据包格式中的相应字段；(3)键盘输入 CTRL+C时退出。3 .对课程设计进行总结，撰写课程设计报告。三、实验分析：3.1 网卡设置：为了获取网络中的IP数据包，必须对网卡进行编程，在这里使用套接字(socket)进行编程。但是，在通常情况下，网络通信的套接字程序只能响应与自己硬件地址相匹配的数据 包或是以广播形式发出的数据包。对于其他形式的数据包，如已到达网络接口，但却不是发送到此地址的数据包，网络接口在投递地址并非自身地址之后将不引起响应，也就是说应用程序无法收取与自己无关的数据包。我们要想获取网络设备的所有数据包，就是需要将网卡设置为混杂模式。3.2 使用套接字：套接字分为三种，即流套接字(Stream socket)、数据报套接字(Datagram Socket)和原始套接字(Raw Socket)。要进行IP层数据包的接收和发送，应使用原始套接字。创建原始套接字的代码如下：Socket sock:Sock=wsasocket(af_inet,sock_raw,ipproto-ip,null,0,wsa-flag-overlapped): 本设计不用考虑超时情况。创建套接后，IP头就会包含在接收数据包中。然后，我可以设置 IP头操作选项，调用 setsockopt函数。其中flag设置为true,并设定IP-HDRINCL选项，表明用户可以亲自对 IP头进行处理。最后使用bind()函数将socket绑定到本地网卡上。绑定网卡后，需用WSAIoctl()函数把网卡设置为混杂模式，使网卡能够接收所有的网络数据。如果接收的数据包中的协议类型和定义的原始套接字匹配，那么接收的数据就拷贝到套接字中，因此，网卡就可以接收所有经过的IP包。3.3 接收数据包：在程序中可使用recv（）函数接收经过的IP包。该函数有四个参数，第一个参数接收操作所用的套接字描述符； 第二个参数接收缓冲区的地址；第三个参数接收缓冲区的大小，也就是所要接收的字节数；第四个参数是一个附加标志，如果对所发送的数据没特殊要求，直接设为0。因为IP数据包的最大长度是 65535B,因此缓冲区的大小不能小于65535B。设置缓冲区后，可利用循环来反复监听接收IP包，用recv（）函数实现接收功能。3.4 定义IP头部的数据结构：程序需要定义一个数据结构表示ip头部。其代码如下：typedef struct _IP_HEADER union BYTE Version;BYTE HdrLen;BYTE ServiceType;WORD TotalLen;WORD ID; union WORD Flags;WORD FragOff;BYTE TimeToLive;BYTE Protocol;WORD HdrChksum;DWORD SrcAddr;DWORD DstAddr; BYTE Options;IP_HEADER;3.5 IP包的解析：/定义ip头/版本（前4位）/IHL （后4位），报头标长服务类型总长/标识/标志（前3位）分段偏移（后13位）/生命期/协议头校验和/源地址/目的地址/选项解析IP包的字段有两种策如针对长度为 8位、16位和32位的字段（或子字段）时，可 以利用IP-HEADER的成员直接获取。要解析长度不是 8位倍数的字段（或子字段）时，可以 利用C语言中的移位以人、及与、或操作完成。3.6 捕获处理：1 .加载 Winsock;2 .创建一个接收原始 IP包白socket连接；3 .绑定到一个接口；4 .进彳t WSAIoctl设置，接收所有的IP数据包。 代码如下：/设置SOCK_RAW 为SIO_RCVALL,能接收所有IP包#define IO_RCV ALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1)DWORD dwBufferLen10;DWORD dwBufferInLen=1;DWORD dwBytesReturned=0;WSAIoctl(sock,IO_RCV ALL,&dwBufferInLen,sizeof(dwBufferInLen),&dwBufferLen,sizeof(dw BufferLen),&dwBytesReturned,NULL,NULL);5 .接着设定一个线程进行捕获：(1)创建一个接收IP包的链表头；(2)设置一个标识，为真，则不断进行IP包的捕获；(3)建立一个新的结点，将捕获的数据包加入到该结点；(4)如果链表的长度达到指定的长度，创建一个线程对该链表的IP包进行解析；再设置一个在IP数据包链表不足给定的长度，而又中止IP捕获时，对链表的处理；(5)为下一个IP包链表创建一个链表头。6 .建立一个进行IP包解析并显示的线程，进行解析IP数据包，然后显示IP数据包。3.7程序流程图：四、运行结果:18截获IP数据包程序运行结果如下:SB C：-.UsersU5er口”ktop"新建文件夹Det?ug20806E)430.exe"开始醵析经过本机的【P数据包，五、实验总结：注：在实验中对实验结果进行截屏。1、要求对实验过程中截屏的数据进行分析和说明，分析其原因？2、对照IP数据包的首部，说明“标识”的作用及DR MF分段偏移值三者的关系？六、源程序代码：#include "winsock2.h #include "ws2tcpip.h#include "iostream.h #include "stdio.h"#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")typedef struct _IP_HEADER/定义IP 头unionBYTE Version;BYTE HdrLen;BYTE ServiceType;WORD TotalLen;WORD ID;unionWORD Flags;WORD FragOff;BYTE TimeToLive;BYTE Protocol;WORD HdrChksum;DWORD SrcAddr;DWORD DstAddr;BYTE Options;IP_HEADER;/逐位解析IP 头中的信息/版本（前 4 位）/IHL （后 4 位） ，报头标长/服务类型/总长/标识/ 标志（前 3 位）/ 分段偏移（后13 位）/生命期/协议/头校验和/源地址/目的地址/选项void getVersion(BYTE b, BYTE & version)version=b>>4;/右移 4 位 ,获取版本字段void getIHL(BYTE b,BYTE & result)result=(b&0x0f)*4;/获取头部长度字段char * parseServiceType_getProcedence(BYTE b)switch(b>>5)/获取服务类型字段中优先级子域case 7:return "Network Control"break;case 6:return "Internet work Control"break;case 5:return "CRITIC/ECP"break;case 4:return "Flash Override"break;case 3:return "Flsah"break;case 2:return "Immediate"break;case 1:return "Priority"break;case 0:return "Routine"break;default:return "Unknow"break;char * parseServiceType_getTOS(BYTE b)b=(b>>1)&0x0f;/获取服务类型字段中的 TOS 子域switch(b)case 0:return "Normal service"break;case 1:return "Minimize monetary cost"break;case 2:return "Maximize reliability"break;case 4:return "Maximize throughput"break;case 8:return "Minimize delay"break;case 15:return "Maximize security"break;default:return "Unknow"void getFlags(WORD w,BYTE & DF,BYTE & MF)/解析标志字段DF=(w>>14)&0x01;MF=(w>>13)&0x01;void getFragOff(WORD w,WORD & fragOff)/获取分段偏移字段fragOff=w&0x1fff;char * getProtocol(BYTE Protocol)/获取协议字段共 8 位switch(Protocol)/ 以下为协议号说明：case 1:return "ICMP"case 2:return "IGMP"case 4:return "IP in IP"case 6:return "TCP"case 8:return "EGP"case 17:return "UDP"case 41:return "IPv6"case 46:return "RSVP"case 89:return "OSPF"default:return "UNKNOW"void ipparse(FILE* file,char* buffer)IP_HEADER ip=*(IP_HEADER*)buffer;/通过指针把缓冲区的内容强制转化为 IP_HEADER 数据结构fseek(file,0,SEEK_END);BYTE version;getVersion(ip.Version,version);fprintf(file," 版本号 =%drn",version);BYTE headerLen;getIHL(ip.HdrLen,headerLen);fprintf(file," 报头标长=%d(BYTE)rn",headerLen);fprintf(file," 服务类型=%s,%srn",parseServiceType_getProcedence(ip.ServiceType),parseServiceType_getTOS(ip.ServiceType);fprintf(file," 总长度 =%d(BYTE)rn",ip.TotalLen);fprintf(file," 标识 =%drn",ip.ID);BYTE DF,MF;getFlags(ip.Flags,DF,MF);fprintf(file," 标志 DF=%d,MF=%drn",DF,MF);WORD fragOff;getFragOff(ip.FragOff,fragOff);fprintf(file," 分段偏移值=%drn",fragOff);fprintf(file," 生存期 =%d ( hopes)rn",ip.TimeToLive);fprintf(file," 协议 =%srn",getProtocol(ip.Protocol);fprintf(file," 头校验和 =0x%0xrn",ip.HdrChksum);fprintf(file,"源IP地址=%srn",inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.SrcAddr);fprintf(file," 目 的 IP 地 址rn");=%srn",inet_ntoa(*(in_addr*)&ip.DstAddr);fprintf(file,"main()int nRetCode = 0;/ initialize MFC and print and error on failure/*if(!AfxWinInit(:GetModuleHandle(NULL),NULL, :GetCommandLine(), 0)/ TODO: change error code to suit your needscerr << _T("Fatal Error: MFC initialization failed") << endl;nRetCode = 1;else*/ TODO: code your applications behavior here.FILE * file;if(file=fopen("history.txt","wb+")=NULL)printf("fail to open file %s");return -1;WSADATA wsData;WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsData);/建立套接字SOCKET sock;sock=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP);BOOL flag=TRUE;/设置IP 头操作选项，用户可对IP 头处理setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char*)&flag,si zeof(flag);char hostName128;gethostname(hostName,100);/获取本地地址hostent * pHostIP;pHostIP=gethostbyname(hostName);/填充SOCKADDR_IN 结构sockaddr_in addr_in;addr_in.sin_addr=*(in_addr*)pHostIP->h_addr_list0;addr_in.sin_family=AF_INET;addr_in.sin_port=htons(6000);bind(sock,(PSOCKADDR)&addr_in,sizeof(addr_in);/ 把 socket 绑定到本地网卡DWORD dwValue=1;/设置 SOCK_RAW 为 SIO_RCVALL, 能接收所有 IP 包#define IO_RCV ALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1)DWORD dwBufferLen10;DWORD dwBufferInLen=1;DWORD dwBytesReturned=0;WSAIoctl(sock,IO_RCV ALL,&dwBufferInLen,sizeof(dwBu fferInLen),&dwBufferLen,sizeof(dwBufferLen),&dwBytesRetu rned,NULL,NULL);/设置接受数据包缓冲区长度#define BUFFER_SIZE 65535char bufferBUFFER_SIZE;/监听网卡printf(" 开始解析经过本机的 IP 数据包 :n");while(true)int size=recv(sock,buffer,BUFFER_SIZE,0);if (size>0)ipparse(stdout,buffer);ipparse(file,buffer);fclose(file);return 0;return nRetCode;seruice143seruice143c： C: Docu>ent s and SettingsjkK315Debug10101012874+172. 16. 80. 65. exe0F=移=2DP和址地1 23 51 1F 0,(-N -0,值552 6 - 0 19 43 3 a 2 2X 7 - 0 1A -九0 28 9-1N ) > "IE EeT T n V i B B t < ( u 2 0 0 3 2 R 6 s=笫0值55、.r_17F=移=2DP和址地 =5D 蠹=u验地IP 识士 wt箕IP的36i 9 0J 2 2 7 = 止 -Ft号空度=5D蠹=u验地IP 本头务长识志号会IP的 总！生协头原目 DebuEIOlOlO12a74+172. 16. 80. 65 -记事本08 丁61)( U 2 F 0 O 4 2 2 0 0-3 忡h 出了 = 薪=2=R76的% 色速=1址 编=11长型=3仙F=移TDP和址地 0甘%类度=JI。强-U验地IP 件本义务长设jtlp的 交总聿目=u长型=a1sF-修-2DP和址地题本号=u费头标长=2叫RVTE)
