计算机网络：实验2 IP数据包捕获程序设计.docx

实验二 IP数据包捕获程序设计
实验指导及实验报告
班级 姓名 学号

1. 实验目的
1）IP数据包是网络协议学习过程中容易接触到的，本实验让同学们将所学知识加以运用，并加强掌握 IP 数据报格式、理解 IP 协议的工作原理及工作过程、掌握捕获 IP 等数据报以及对捕获到的 IP 数据报进行分析的能力。
2）希望通过探索，在实践应用中提高自己的编程能力。
2. 实验环境
系统环境：Windows操作环境
编程语言： C++程序设计语言
必要软件：Visual C++
3. 设计要求
1) 实现程序应为图形化界面，可以输入需要捕获的数据包数量，输出每个数据包的相关字段值（包括版本、总长度、标志位、片偏移、协议、源地址与目的地址）。
2) 要求遵循RFC791的相关IP协议规定，可以捕获通过本地网卡的IP数据包。点击Capture按钮，实现对指定数量的IP数据包的捕抓过程。
3) 要求有良好的编程规范与注释信息。
4) 要求有详细的说明文档，包括程序的设计思想、工作流程、关键问题等。
5) 要求在Windows操作系统环境中，使用Visual C++编程工具实现。

4. 实验步骤
1) 创建原始套接字
为了不活经过本地网卡的IP数据包，需要使用原始套接字来进行通信。首先，调用socket（）函数创建原始套接字，SOCK_RAW表示原始套接字，IPPROTO_IP表示IP协议；然后，调用bind（）函数将套接字与本地网卡绑定；最后，调用setsockopt（）函数社设置接收超时，SOL_SOCKET表示在套接字层设置，SO_RCVTIMEO表示接收超时，RecvTime表示超时时间，它被设置为5000ms。
下面给出的是创建原始套接字的代码：
// 建立于Winsock库的绑定
WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&WSAData);
// 创建原始套接字
socket(AF_INF,SOCK_RAW,IPPROTO_IP);
sockaddr_in HostAddr;
HostAddr.sin_family=AF_INF;
HostAddr.sin_addr.s_addr=(*(in_addr)pHostent->h_addr).s_addr;
// 套接字绑定本地网卡
bind(Socket,(PSOCKADDR)&HostAddr,sizeof(HostAddr));
// 设置接收超时时间
int RecvTime=5000;
setsockopt(Socket,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char *)&RecvTime,sizeof(RecvTime));
2) 定义IP头部的数据结构
IP数据包由IP头部与IP数据构成，需要自行构造的是IP数据包的头部。在解析IP头部的各个字段之前，首先需要构造IP头部的数据结构，包括1字节的版本与头部长度、1字节的服务类型、2字节的总长度、2字节的标识符、2字节的标志位与片偏移、1字节的生存周期、1字节的协议、2字节的头部校验、4字节的源地址与4字节的目的地址。这里，不需要构造选项与填充字段。
下面给出的是构造IP头部结构的代码：
//定义IP头部结构
typedef struct IP_HEAD
{
union
{
ugsigned char Version;
ugsigned char HeadLen;
};
ugsigned char ServiceType;
ugsigned short TotalLen;
ugsigned short Identifier;
union
{
ugsigned short Flags;
ugsigned short FragOffset;
};
ugsigned char TimeToLive;
ugsigned char Protocol;
ugsigned short HeadChecksum;
ugsigned int SourceAddr;
ugsigned int DestinAddr;
}ip_head;
3) 接受与解析IP数据包
默认情况下，网卡不会接收目的地址不是自己的IP数据包，也就是说应用程序无法接收无关的数据包。首先，调用ioctlsocket（）函数将网卡设置为混杂模式，IO_RCVALL表示允许网卡接收所有数据包，dwValue为输入/输出参数，dwValue=1表示执行操作；然后，调用recv（）函数接收通过网卡的IP包，由于IP包的最大长度为65535字节，因此接收缓冲区的大小不能小于65535字节；最后，将IP包头部复制到定义的IP头部结构中，并且依次将那些需要解析的字段值取出。
下面给出的是接收与解析IP数据包的代码：
//设置网卡为混杂模式
#define IO_RCVALL _WSAIOW(IOC_VENDOR,1);
DWORD dwValue=1;
ioctlsocket(Socket,IOC_VENDOR,&dwValue);
//接受数据包
recv(Socket,RecvBuf,sizeof(RecvBuf),0);
//解析IP数据包
ip_head IpHead = *(ip_head*)RecvBuf;
//一次解析IP头部的相应字段
4) IP抓包实现流程
第1步，客户机程序会初始化用户界面；第2步，客户机建立Winsock库绑定关系，并且创建原始套接字；第3步，客户机设置接收超时时间；第4步，客户机将原始套接字与网卡绑定；第5步，客户即将网卡设置为混杂模式；第6步，客户机接收通过网卡的IP数据包，并且解析IP头部的相应字段；第7步，客户机输出所有IP包的相关字段信息；第8步，客户机释放原始套接字，并且解除Winsock库绑定关系。
具体流程图看下图2-1

图2-1实现流程
5. 程序源代码（附在该实验指导书后面）
6. 程序运行过程和运行结果截图（附在该实验指导书后面）
7. 实验心得与体会