实验四IP包的解析.docx
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、。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
6、),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 I
7、O_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
8、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
9、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 Protoco
10、l;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=b4;/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 *
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