监控IP包流量课程设计任务书.docx

学 院
信息科学与工程学院
专 业
计算机科学与技术
姓 名
XXX
学 号

题 目
监控IP包流量
内容及要求：
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，将其写入日志文件或用图形表示出来（建议用图形表示统计结果）。
程序的具体要求如下：
用命令行运行：IPstatistic time logfile
其中，IPstatistics是程序名，time是设定的时间间隔（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）
Windows Xp，CodeBlocks 10.05
进度安排：
第16周
星期一：设计任务分析和总体设计
星期二：软件算法和流程设计
星期三，四，五：软件编码实现
第17周
周一：软件总体调试
周二：软件运行分析
周三：答辩，验收程序
周四：答辩，验收程序
周五：书写课程设计报告，提交
指导教师（签字）：

年 月 日
学院院长（签字）：

年 月 日
课程设计任务书
目 录

1 题目内容及设计要求 1
2 总体设计 1
2.1 总体功能框图 1
2.2 类的设计说明 1
23 主要算法流程图 3
3 程序清单及注释 3
4 运行结果与分析 10
5 总结 12
6 参考文献 12

1 题目内容及设计要求
题目8监控IP包流量
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，将其写入日志文件或用图形表示出来（建议用图形表示统计结果）。
程序的具体要求如下：
用命令行运行：IPstatistic time logfile
其中，IPstatistics是程序名，time是设定的时间间隔（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）。

2 总体设计
2.1 总体功能
1.课程设计中的重点及难点
1）程序中会用到Winpcap,Wiinpcap的介绍请参阅附录B.
2 ) 列出网卡列表，让用户进行选择可用的网卡。
3）注意过滤器的使用，只需捕获IP包，别的包都过滤掉。
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”。
3 ) 捕获IP包并按包的源地址进行统计（用链表结构进行实现）。
2.2 类的设计说明
IP包头部结构：
Struct ip_header
{
unsigned char ver_ihl; //版本号（4位）+头部长度（4位）
unsigned char tos; //服务类型
unsigned short tlen; //总长度
unsigned short flag_fo; //标志+片偏移
unsigned char ttl; //生存时间
unsigned char proto; //协议
unsigned short crc; //校验和
DOWORD saddr; //源地址
DOWORD daddr; //目的地址
unsigned char int op_pad; //选项+填充
};
1) 选择网卡。
//选择一个Enthernet卡
for(d=alldevs;d;d=d->name)
{ If(d->addresses!=NULL)
{ i++; if(head==NULL) head=d; }
}
2) 给出网卡列表，让用户选择。
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<name,1000,1,1000,erbuff))==NULL)
{ cout<<”\n Unable to open the adapter.”< cout<<”\n Unable to compile the packet filter.Check the syntax.\n”<=0)
{ time (&end); //获取系统时间
if(end->beg>=min*60) //计算统计时间
if(res==0) continue; //超时
ip_header *ih; //找到IP头的位置
ih=(ip_header *) (pkt_data+14); //14为Enthernet头的长度
link.addNode(ih->saddr); //将源IP地址加入链表
}
6）输出链表的内容。
2.3 主要算法流程图
主要算法流程图如图2-4所示。

获取网卡列表

选择Ethernet网卡
打开网卡（混杂模式）
编译设置过滤器
捕获IP包
将IP包源地址加入链表
超时否？
输出链表内容
结束
开始
Y
N

图2-4程序流程图
3 程序清单及注释
#ifndef IPNODELIST_H_INCLUDED
#define IPNODELIST_H_INCLUDED

#endif // IPNODELIST_H_INCLUDED

//（1）程序中使用的链表（以头文件IPNodeList.h的形式给出）:
//IP结点类,存放IP包的源IP地址和其发送的数据包个数

class IPNode
{
private:
long m_lIPAddress; //IP地址
long m_lCount; //发送数据包数
public:
IPNode *pNext; //指向下一个IP结点

IPNode(long sourceIP) //构造函数
{
m_lIPAddress=sourceIP;
m_lCount=1; //初始化数据包个数为1
} //数据包个数加1
void addCount()
{
m_lCount++;
} //返回数据包个数
long getCount()
{
return m_lCount;
}
//返回IP地址
long getIPAddress()
{
return m_lIPAddress;
}
};

//结点链表
class NodeList
{
IPNode *pHead; //链表头
IPNode *pTail; //链表尾
public:
NodeList()
{
pHead=pTail=NULL;
}
~NodeList()
{
if(pHead!=NULL)
{
IPNode *pTemp=pHead;
pHead=pHead->pNext;
delete pTemp;
}
}
//IP结点加入链表
void addNode(long sourceIP)
{
if(pHead==NULL) //当链表为空时
{
pTail=new IPNode(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=new IPNode(sourceIP);
pTail=pTail->pNext;
pTail->pNext=NULL;
}
}
}
//输出IP结点，即IP地址和其发送的IP包个数
ostream& print(ostream & out)
{
for(IPNode* pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp->pNext)
{
long lTemp=pTemp->getIPAddress();
out<getCount()<
#includeip>
#include
#include
#include
#include

#include "pcap.h"
#include "IPNodeList.h"
#pragma comment(lib,"Wpcap.lib")
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
//IP包的头部结构

struct ip_header
{
unsigned char ver_ihl; //版本号（4位）+头部长度（4位）
unsigned char tos; //服务类型
unsigned short tlen; //总长度
unsigned short identification; //标识
unsigned short flags_fo; //标志+片偏移
unsigned char ttl; //生存时间
unsigned char proto; //协议
unsigned short crc; //校验和
DWORD saddr; //源地址
DWORD daddr; //目的地址
unsigned int op_pad; //选项+填充
};
void main(int argc,char *argv[])
{
if(argc!=3) //判断参数是否正确
{
cout<<"Usage:IPStatistic time logfile"<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
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE]; //错误信息
unsigned int netmask; //子网掩码
char packet_filter[]="ip"; //过滤，选择IP协议
struct bpf_program fcode;
struct pcap_pkthdr *header;
const unsigned char *pkt_data;
//获取网络设备列表
if(pcap_findalldevs(&alldevs,errbuf)==-1)
{
cout<<"Error in pcap_findalldevs:"<"\nNO interfaces found! Make sure WinPcap is installed.\n";
return;
}
if(i>=1)
{
int j=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<the interface number (1-"<>k;
if(k<1||k>j)
{
cout<<"out of range"<next,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<<"\nUnable to open the adapter."<addresses != NULL)
netmask=((struct sockaddr_in*)
(head->addresses->netmask))->sin_addr.S_un.S_addr;
else //没有地址则假设为C类地址
netmask=0xffffff; //编译过滤器
if(pcap_compile(fp, &fcode,packet_filter,1,netmask)<0)
{
cout<<"\nUnable to compile the packet filter.Cheak the syntex.\n";
pcap_freealldevs(alldevs);
return;
} //设置过滤器
if(pcap_setfilter(fp,&fcode)<0)
{
cout<<"\nError setting the filter.\n";
pcap_freealldevs(alldevs);
return;
} //显示提示信息及每项含义
cout<<"\t\tlistening on "<description<<"..."<ime_t tmp=time(NULL);
fout< beg;
time_t end;
time(&beg); //获得当前时间
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IP头的位置
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<<"Sour IP "<<'\t'<<"packet numbers"<}
4 运行结果与分析

图4-2 运行结果图

5 总结
随着Internet技术的发展，基于IP协议的网络应用成为网络技术研究与软件开发的一个重要基础，因此学习网络层的基本概念，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。通过本实验课程设计，有助于熟悉IP包格式和加深对IP协议的理解。
6 参考文献
[1]李爱华，程磊著. 面向对象程序设计（C++语言） 北京：清华大学出版社，2010
[2]钱能. C++程序设计教程.第二版. 北京: 清华大学出版社，2005
[3]宋凯，刘念著. 计算机网络 北京：清华大学出版社，2010