简单的TCP客户端程序.docx

计算机网络实验教学大纲
实验名称：实验一、模拟Ethernet帧的发送过程（即CSMA/CD协议的实现）
实验类型：综合性实验
实验类别：基础□ 专业基础√ 专业□
实验学时：2（4）
所涉及的课程及知识点：
计算机网络；局域网技术、Ethernet帧、CSMA/CD协议。
一、 实验目的
局域网技术发展十分迅速，目前，Ethernet是应用最广泛的局域网。因此，学习Ethernet技术对深入掌握局域网知识是非常重要的。本课程设计的目的是模拟Ethernet帧的发送过程，使学生熟悉Ethernet帧的数据发送流程，即CSMA/CD工作流程。
二、 实验内容
编写程序模拟Ethernet结点的数据发送流程。实验要求用两个线程模拟两台网络中的主机进行网络通信。通信中进行数据的发送时，由发送的线程号和总线模拟变量进行或运算，当结果与要发送的数据相等时，既说明没有发生冲突，没有冲突就记录数据发生的次数；如果不相等，则说明发生了冲突，发生冲突后，对两台主机进行冲突次数记录，并分别调用冲突处理函数，进行延迟时间的推算（延迟函数是根据网络数据发生冲突时的原理CMSA/CD来进行时间的计算）。再获得延迟时间后，分别对两个线程延迟。数据发送后置接收标志，然后接收数据。在数据接收完之后，判断循环次数，当次数满时，退出循环。在循环中，可以添加一些其他的线程处理机制。
三、 实验仪器设备和材料清单
要求：具备局域网网络环境,VC++
四、 实验要求
课外必须预习，根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验步骤。准备、编写实验程序，另安排了4学时的课外上机时间，学生可根据自己的实际情况，延长课外机时。
五、 实验步骤
1）用两个线程a和b来模拟Ethernet上的两台主机。
2）用一个双字类型变量 Bus来模拟总线（将其初始化为“\0”，并且总线等于“\0”时表示总线空闲）。
3）两个子线程向总线发送自己的数据。数据用该线程的线程号进行模拟，发送数据用线程号和Bus的“或”操作进行模拟（即Bus＝Bus | ID，ID为该线程的线程号）。
4）每台主机须向总线上成功发送10次数据，如果其中某次数据发送失败，则该线程结束。
5）发送流程须遵循CSMA/CD。随机延迟算法中的冲突窗口取0.005。在数据发送成功（即Bus＝＝ID）后，报告“ID sendsuccess”，产生冲突（即Bus ！＝ID）后报告“ID send conllision”，发送失败（即冲突计数器值为0）后报告“ID send failure”。随着主机发送成功次数增加，报告其已发送成功的次数，如“主机A发送成功数=3”。

六、 实验成绩评定方法
实验成绩总分以100分计，其中实验准备占30％，实验操作占40％，其它占30%。
七、 实验报告要求
要求学生从实验方法的建立、实验步骤的设计、实验设备的选择、实验数据的处理、实验结果的分析讨论等方面写出报告。
报告包含：
1. 系统概述运行环境编译使用方法实现环境程序文件列表等
2. 主要数据结构
3. 主要算法
4. 遇到的问题及解决方法
5. 体会与建议
6. 可正确编译的可读性好的源代码
八、思考题

实验名称：二、发送 Ethernet ARP包
实验类型：综合性实验
实验类别：基础□ 专业基础√ 专业□
实验学时：2（4）
所涉及的课程及知识点：
计算机网络；地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)、ARP协议的帧结构。
一、实验目的
IP数据包常通过Ethernet发送。Ethernet设备并不识别32位IP地址，它们是以48位MAC地址传输Ethernet数据包的。因此，IP驱动器必须把IP目的地址转换成Ethernet网络目的地址。这两种地址之间存在着某种静态的或动态的映射，通常需要查看一张表来进行这种映射。地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP）就是用来确定这些映象的协议。
ARP工作时，送出一个含有所希望的 IP地址的Ethernet广播数据包。目的地主机（或另一个代表该主机的系统）以一个含有IP和Ethernet地址对的数据包作为应答。发送者将这个地址对高速缓存起来，以节约不必要的ARP通信。
本课程设计的目的是进一步熟悉ARP协议的帧结构以及它的运作过程。
二、实验内容
在熟悉ARP协议并了解Winpcap编程的前提下，构造ARP包，选择并打开网卡，将ARP包发送出去。
1）命令行格式：
arpsend src_ip src_mac dst_ip dst_mac flag
其中arpsend作为程序名。
各参数意义：
·src_ip：源IP地址。
·src_mac：源MAC地址。
·dst_ip：目的IP地址。
·dst_mac：目的MAC地址。
·flag：0表示ARP请求；1表示ARP应答。
例如：
arpsend 192.168.1.I FA:01:02:C3:04:05 192.168.1.2 0D:E1:02:03:B4:06 1
2）输出：Send OK。
3）程序的正确性的检验。可以安装一个截包软件，如 Iris，运行该软件以查看能否收到程序发出的ARP包，并检查包中各字段填充的内容（如各地址、协议类型）是否准确。

三、实验仪器设备和材料清单
要求：具备网络环境并连入Internet，VC++
四、实验要求
课外必须预习，根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验步骤。准备、编写实验程序，另安排了4学时的课外上机时间，学生可根据自己的实际情况，延长课外机时。
五、实验步骤
●首先，定义ARP包的数据结构。根据ARP分组结构，分别定义两个子结构，即物理帧结构。
/*DLC头数据结构*/
typedef struct DLCHeader
{
unsigned char DesMAC[6];
unsigned char SreMAc[6];
unsigned short Ethertype;
} DLCHEADER;
//ARP桢
typedef struct ARPFrame
{
unsigned short HW_Type;
unsigned short Prot_Type;
unsigned char HW_Addr_Len;
unsigned char Prot_Addr_Len;
unsigned short Flag;
unsigned char Send_HW_Addr[6];
unsigned char Send_Prot_Addr[4];
unsigned char Targ_HW_Addr[6];
unsinged char Targ_port_Addr[4];
unsigned char padding[18];
} ARPFRAME;
// ARP包=DLC头+ARP帧
typedef struct ARPPacket;
{
DLCHEADER dlcHeader;
ARPFRAME arpFrame;
}
*PARPPACKET
ARPPacket ARPPACKET;
● 其次，定义三个子函数。
ⅰ TransAndFilellMAC(CHAR *argv,unsigned char*a)
其功能是判断argv(MAC地址)的格式是否正确。正确，则将它填到a中
并返回1；否则，指出MAC格式错误并返回0。
ⅱ TransAndFilellIP(CHAR *argv,unsigned char*b)
其功能是判断argv(IP地址)的格式是否正确。正确，则将它填到b中，并返回1；否则，指出MAC格式错误并返回0。
ⅲ bool Send()
其功能是读取并选择网卡，打开选定网卡后发送。成功后完成关闭网卡、释放资源等工作。
Bool Send()
{
//定义各变量
LPADAPTER lpAdapter; //网卡结构指针
LPPACKET lpPacket; //发送包结构指针
ARPPacket ARPPACKET;
…………
…………
//获取版本号，以判断操作系统类型
DWORD dwVersion=Getversion();
DWORDdwWindowsMajorVersion=(DWORD)(LOBYTE(LOWORD(dwVersion)))
If(!(dwVersion>=0x80000000&& dwWindowsMajorVersion))
{
/*在Windows NT下，获取UNICODE码网卡列表，并选择适当的网卡，将其名称转换伪ASCII码。主要用到函数PacketGetAdapterNames(AdapterNameu,&AdapterULength),第一个参数是char数组,大小为8192*2,用于存放网卡列表,第二个参数是unsigned long型的,其值为sizeof(AdapterNameU).*/
}
else{
/*在Windows NT下，获取UNICODE码网卡列表，并选择适当的网卡，
也使用PacketGetAdapterNames函数,只不过第一个参数大小为8192.*/
}
//打开网卡,参数是选定的网卡名
lpAdapter=PacketOpenAdapter(AdapterNameA);
/*发送帧:用PacketAllocatePacket()给要发送的包分配空间;
用PacketInitPacket(lpPacket,&,sizeof (ARPPACKET))初始化包结构;
用PacketSetNumWrites(lpAdapter,1)
用PacketSendPacket(lpAdapter,lpPacket,true)发送ARP包;
最后用PacketCloseAdapter(lpAdapter)关闭网卡
*/
}
●main函数
根据命令行的输入，判断输入的正确性，完成ARP包中各字段的填充；再调用子函数send(),完成包的发送。
填充ARP包中的各个字段时，要注意主义字节序和网络字节序的转换。如
ARPPACKET.dlcHeader.Ethertype=(unsigned short)0x0608。

程序流程图：
命令行参数=6？
定义ARP包结构并初始化
YY
Flag=0?
填充DLC的其他字段及ARP头的各个字段
进入发送ARP包函数
获取网卡列表？
选择网卡并打开
分配及初始化发送包结构
发送包功？
释放包结构
关闭网卡
结束
ARP请求，填充DLC头中目的MAC（广播，全F）及Flag
ARP请求，填充DLC头中目的MAC及Flag

开始

六、实验成绩评定方法
实验成绩总分以100分计，其中实验准备占30％，实验操作占40％，其它占30％。
七、实验报告要求
要求学生从实验方法的建立、实验步骤的设计、实验设备的选择、实验数据的处理、实验结果的分析讨论等方面写出报告。
报告包含：
1. 系统概述运行环境编译使用方法实现环境程序文件列表等
2. 主要数据结构
3. 主要算法
4. 遇到的问题及解决方法
5. 体会与建议
6. 可正确编译的可读性好的源代码
八、思考题

实验名称：三、解析IP数据包
实验类型：综合性实验
实验类别：基础□ 专业基础√ 专业□
实验学时：2（4）
所涉及的课程及知识点：
计算机网络；IP数据包的结构及IP协议的工作原理。
一、实验目的
本章课程设计的目的就是设计一个解析IP数据包的程序，并根据这个程序，说明IP数据包的结构及IP协议的相关问题，从而对IP层的工作原理有更好的理解和认识。
二、实验内容
本设计的口标是捕获网络中的IP数据包，解析数据包的内容，将结果显示在标准输出上，并同时写入日志文件。
程序的具体要求如下：
l）以命令行形式运行：ipparse logfile，其中ipparse是程序名，而logfile则代表记录结果的日志文件。
2）在标准输出和日志文件中写人捕获的IP包的版本、头长度、服务类型、数据包总长度、数据包标识、分段标志、分段偏移值、生存时间、上层协议类型、头校验和、源IP地址和目的IP地址等内容。
3）当程序接收到键盘输入Ctrl＋C时退出。
三、实验仪器设备和材料清单
要求：具备网络环境并连入Internet,VC++
四、实验要求
课外必须预习，根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验步骤。准备、编写实验程序，另安排了4学时的课外上机时间，学生可根据自己的实际情况，延长课外机时。
五、实验步骤
模块分析
模块一：
函数名：getIpInfo
参数类型: 无
返回值 ：无
功能：配置日志文件，设置Window sock ,截获IP数据包，调用各成员函数对IP数据包进行解析，
模块二：
函数名：getVersion
参数类型: BYTE,BYTE&
返回值 ：无
功能：解析IP的版本信息，通过引用调用返回结果。
模块三：
函数名：getIHL
参数类型: BYTE,BYTE&
返回值 ：无
功能：解析报头信息，通过引用调用返回结果。
模块四：
函数名：*getProcedence
参数类型: BYTE
返回值 ：字符型
功能：解析IP首部协议信息，返回结果。
模块五：
函数名：*getTOS
参数类型: BYTE
返回值 ：字符型
功能：解析服务类型，返回结果。
模块六：
函数名：getFlags
参数类型: WORD,BYTE&,BYTE&
返回值 ：无
功能：解析IP首部标志，通过引用调用返回结果。
模块七：
函数名：getFragOff
参数类型: WORD,WORD&
返回值 ：无
功能：获得IP片偏移量，通过引用调用返回结果。
模块八：
函数名：*getProtocol
参数类型: BYTE
返回值 ：字符型
功能：获得协议与协议的字段值，返回结果。
模块九：
函数名：ipparse
参数类型: ofstream,char*
返回值 ：无
功能：将各种信息写入日志和屏幕输出
程序流程图
获得协议与协议的字段值
分析IP首部协议信息
设置各种配置
截获IP数据包
输出信息并写入日志
分析IP片偏移
分析服务类型
分析IP的版本信息
分析报头信息
分析IP首部标志

六、实验成绩评定方法
实验成绩总分以100分计，其中实验准备占30％，实验操作占40％，其它占30％。
八、 实验报告要求
要求学生从实验方法的建立、实验步骤的设计、实验设备的选择、实验数据的处理、实验结果的分析讨论等方面写出报告。
报告包含：
1. 系统概述运行环境编译使用方法实现环境程序文件列表等
2. 主要数据结构
3. 主要算法
4. 遇到的问题及解决方法
5. 体会与建议
6. 可正确编译的可读性好的源代码
八、思考题

实验名称：四、发现网络中的活动主机
实验类型：综合性实验
实验类别：基础□ 专业基础√ 专业□
实验学时：2（4）
所涉及的课程及知识点：
计算机网络；差错控制和查询机制，ICMP协议，网卡的工作原理、局域网扫描器的工作原理。
一、实验目的
IP协议的优点是简洁，但缺少差错控制和查询机制，而网际控制报文协议（ICMP）具有补充IP功能的作用。在网络管理中，常常要确定当前网络中处于活动状态的主机，这时可以通过使用ICMP的回送和回送响应消息来完成这项工作。本课程设计的目的就是编制程序，利用ICMP数据包，发现指定网段中的活动主机。通过本实验，使学生更加熟悉ICMP报文的结构，对ICMP协议有更好的理解和认识。
二、实验内容
设计程序，其功能是发送ICMP数据包，以获取指定网络中的活动主机，并将结果显示在标准输出上。
程序的具体要求如下：
l）用命令行形式运行：scanhost Start_IP End_IP
其中scanhost为程序名；StartIP为被搜索网段的开始IP地址； End_IP为搜索网段的结束IP地址。
2）输出格式为:
活动主机1
活动主机2
┅┅
三、实验仪器设备和材料清单
要求：具备网络环境并连入Internet,VC++
四、实验要求
课外必须预习，根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验步骤。准备、编写实验程序，另安排了4学时的课外上机时间，学生可根据自己的实际情况，延长课外机时。
五、实验步骤
开始
① 创建套接字
② 发送数据包
构造原始套接字，并初始化

③ 分析数据包
主程序流程图
建立并初始化目的主机的数据结构

起始IP地址->IDC_IPADDRESSSTART
结束IP地址->IDC_IPADDRESSEND

将开始_IP填入到终此中

N
开始IP<终此IP

Ｙ
Ｙ
线程数目太多

等待一定时间

Ｎ

创建一个线程并执行

开始ＩＰ＋＋

Y

还有线程在执行

Waiting…

Ｎ

结束

子程序流程图

开始

填充数据包
发送数据报
接收数据报
去掉IP 报头
获取IP地址信息
数据包是否符合
输入数据报中的IP地址
结束

Y
N

六、实验成绩评定方法
实验成绩总分以100分计，其中实验准备占30％，实验操作占40％，其它占30％。
七、实验报告要求
要求学生从实验方法的建立、实验步骤的设计、实验设备的选择、实验数据的处理、实验结果的分析讨论等方面写出报告。
报告包含：
1. 系统概述运行环境编译使用方法实现环境程序文件列表等
2. 主要数据结构
3. 主要算法
4. 遇到的问题及解决方法
5. 体会与建议
6. 可正确编译的可读性好的源代码
八、思考题

实验名称：实验五、简单的端口扫描
实验类型：设计性实验
实验类别：基础□ 专业基础√ 专业□
实验学时：2（4）
所涉及的课程及知识点：
计算机网络；TCP ／ IP 协议， Socket 编程。加深对 TCP ／ IP 协议的理解，熟悉 Socket 编程。
一、 实验目的
二、 实验内容
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。 本项目由一人完成。使用端口扫描对一台主机进行扫描，并显示出结果（ 一台主机上有哪些端口是打开的 ）。对一个网段进行 IP 扫描，显示出结果（ 一个网段内有哪些主机是开机的 ）。
三、 实验仪器设备和材料清单
要求：Windows 或 Linux 环境下，具备局域网网络环境,VC++等。
四、 实验要求
课外必须预习，根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验步骤。准备、编写实验程序，另安排了4学时的课外上机时间，学生可根据自己的实际情况，延长课外机时。友好的用户界面。
五、 实验步骤
几种扫描方式提示：
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 Request 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。
六、 实验成绩评定方法
实验成绩总分以100分计，其中实验准备占30％，实验操作占40％，其它占30%。
七、 实验报告要求
要求学生从实验方法的建立、实验步骤的设计、实验设备的选择、实验数据的处理、实验结果的分析讨论等方面写出报告。
报告包含：
7. 系统概述运行环境编译使用方法实现环境程序文件列表等
8. 主要数据结构
9. 主要算法
10. 遇到的问题及解决方法
11. 体会与建议
12. 可正确编译的可读性好的源代码
八、思考题
在使用 ICMP Echo 扫描时， 要求程序能够判断接收到的数据包是否是对本进程发出的数据包的响应。请思考为什么要这样做？