第5章 IP包流量分析程序
网络流量分析技术的基本原理及工作流程(一)
网络流量分析技术是指通过对网络数据包进行深入研究和分析，了解和提取其中的有用信息，以便更好地了解网络的运行状况、网络安全状况、网络性能优化等方面的问题。
本文将从基本原理和工作流程两个方面来详细探讨网络流量分析技术。
一、基本原理网络流量分析技术的基本原理包括数据包捕获、数据包解析和数据包分析。
1. 数据包捕获网络流量分析技术的第一步是捕获数据包。
在网络通信中，所有的数据传输都是通过数据包的形式进行的，因此捕获数据包是进行流量分析的基础。
捕获数据包有多种方法，其中一种常用的方法是通过网络抓包软件来实现，这些软件能够在网络链路上截获数据包，并将其保存下来以供后续分析。
2. 数据包解析捕获到数据包后，需要对其进行解析，以便能够获取其中的有用信息。
数据包解析的过程主要包括以下几个方面的内容：源IP地址和目标IP地址、源端口号和目标端口号、传输协议、数据包大小等。
这些信息可以帮助分析人员了解数据包的来源和目的地，以及所使用的通信协议等核心信息。
3. 数据包分析数据包解析完毕后，分析人员可以对数据包进行深入的分析。
数据包分析的内容包括但不限于：网络流量监测、网络性能评估、网络安全检测等。
通过对数据包的分析，可以发现网络中存在的问题和潜在威胁，然后采取相应的措施进行处理。
二、工作流程网络流量分析技术的工作流程通常分为准备阶段、数据采集阶段、数据处理阶段和数据分析阶段。
1. 准备阶段在进行网络流量分析之前，需要进行一些准备工作。
首先，需要选择合适的网络抓包工具，并进行配置以便能够捕获到所需的数据包。
其次，需要准备一台或多台计算机来进行数据包的存储和分析。
最后，还需要明确分析的目标和需求，以便能够有针对性地进行数据采集和分析。
2. 数据采集阶段在准备工作完成后，进入数据采集阶段。
这个阶段的核心任务就是通过网络抓包软件来进行数据包的捕获。
捕获到的数据包可以保存在本地计算机上，也可以通过网络传输到远程服务器上进行存储。
Linux系统网络流量分析脚本使用Python编写的Linux网络流量分析脚本
Linux系统网络流量分析脚本使用Python编写的Linux网络流量分析脚本Linux系统是一种广泛应用的操作系统，它的高度可定制性和稳定性使其成为许多企业和个人选择的首选系统。
然而，随着网络的不断发展和应用的扩大，对网络流量的分析和监控变得越来越重要。
本文将介绍如何使用Python编写一个简单但功能强大的Linux网络流量分析脚本。
一、概述网络流量分析是指对在网络中传输的数据进行收集、分析和解释，从而得出有关网络性能和安全性的信息。
通过对网络流量的监控和分析，可以实时了解网络的使用情况、识别潜在的网络隐患，并优化网络资源的分配和使用。
二、Python编程语言Python是一种简单易学、功能丰富的高级编程语言，它具有良好的可读性和可维护性，适合快速开发网络应用和工具。
在Linux系统中，Python被广泛应用于系统管理、网络编程等领域。
三、使用Python进行网络流量分析1. 安装Python在Linux系统中，可以通过包管理工具安装Python。
比如，在Debian或Ubuntu系统中，可以使用以下命令安装Python：```sudo apt-get install python```2. 安装相关库Python拥有许多强大的网络分析库，可以帮助我们实现网络流量分析的功能。
一些常用的库包括pyshark、Scapy等。
通过包管理工具，我们可以轻松安装这些库，例如：```sudo pip install pysharksudo pip install scapy```3. 编写脚本下面是一个简单的Python脚本示例，用于抓取并分析网络流量：```pythonimport pysharkdef analyze_traffic(interface):capture = pyshark.LiveCapture(interface=interface)capture.sniff(timeout=10)# 分析抓取到的数据for packet in capture:print(packet)capture.close()if __name__ == '__main__':analyze_traffic('eth0')```在这个示例中，我们使用pyshark库来抓取接口'eth0'的网络流量。
IP网络流量统计与分析的实现方式
IP网络流量统计与分析的实现方式作者：彭锦来源：《电子技术与软件工程》2018年第05期摘要网络流量的统计与分析技术在企业网络故障的排除过程中是解决问题的开始，通过分析网络中的数据流量和网络协议的分布情况来分析故障的原因，为后续决策提供依据。
本文主要探讨了网络流量统计与分析的对解决网络故障的重要性及其实现的几种方式。
【关键词】网络流量流量统计流量分析 Sniffer NetFlow随着互联网业务的飞速发展，企业网络面临着各种各样的威胁，企业的网络性能也随着用户的行为和应用的多样化变得难以控制，这使得网管理员头痛不已。
这时候对企业的网络进行流量统计与分析就显得尤为重要，通过分析网络管理员能够了解网络协议流量分布情况，了解应用运行的访问量、响应等数据，对用户的异常网络行为如违规流量、攻击流量能够快速发现，为制定企业网络的安全策略、进行流整形提供依据，进而解决企业网络缓慢的现象。
现在的网络流量统计与分析技术有基于网络原始流量的统计与分析、基于网络采样数据的统计与分析和基于干路中桥接设备的流量统计与分析等方式，这几种方式的实现有采用Sniffer软件、采用cisco网络设备内置的NetFlow功能和在出口网路上桥接流量监控设备等方式来实现统计与分析网络流量。
1 基于网络原始流量的统计与分析1.1 Sniffer技术Sniffer软件就是基于网络原始流量统计分析的一种技术，其原理是通过网络设备的端口镜像技术，实现采集网络流量进行统计与分析。
采用这种技术方式的好处是完全获取了网络的所有流量，其中包括了丰富的应用层信息，网络管理员可以对其进行深度分析，甚至是用户使用的搜索关键字都可以进行分析，这种方式实施最为简单，几乎不会对网络中数据的传输产生额外的延时，但是因为使用基于网络原始流量分析，需要收集所有数据帧，所以弊端就是数据量过于庞大，分析端的负载重，数据处理的工作任务繁重。
1.2 Sniffer技术的实现Sniffer技术的实现，首先要在交换机上配置端口镜像的功能，将网络主干的链路接口镜像到另一个接口上做统计与分析，配置如下：S1（config）#monitor session 1 source interface fastEthernet 0/1S1（config）#monitor session 1 destination interface fastEthernet 0/4然后将装有Sniffer的协议分析平台接入到镜像接口上，并启动Sniffer软件就可以对网络的整体流量做完整的统计与分析了。
监控IP包的流量
计算机网络 课程设计报告课 题： 监控IP 包的流量 专 业 班 级: 计科10101班姓名（学号): 张鸣宇（201017010103）： 李 玮（201017010143)指 导 教 师： 梅晓勇目 录评阅意见： 评定成绩： 指导老师签名： 年 月 日一目的和意义从社会角度来说，随着人们对Internet的依赖性越来越高，网络传输的业务类型变得缤纷多彩,在此背景下，需要对网络状况，网络性能进行准确的检测和评估，而这次课程设计正是对流量工程内容研究.从学习的角度来说，此次课程设计将我们带入网络编程领域,进一步网络知识的应用，监控IP包的流量课程设计让我们进一步了解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，此外，也加深了对Winpcap的理解和运用能力，同时也增长了知识，开阔了视野,对于以后的学习有很大的帮助。
二基本原理2.1概述1。
IP协议IP是TCP/IP模型中的网络层协议，又称为互联网协议,是支持网间互连的数据报协议，它与TCP协议一起构成了TCP/IP协议族的核心。
它提供网间连接的完善功能，包括IP数据报规定互联网范围内的IP地址格式［2］.在因特网中IP 协议是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则,规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。
任何厂家生产的计算机系统,只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。
IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为不同的类别。
IP协议的特点如下：（1）IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送协议。
（2）IP协议是点对点的网络层通信协议.（3）IP协议向通信层隐藏了物理网络的差异。
（4）IP协议以一种数据报的形式传输数据，每个数据报独立传输，可能通过不同路径传输，因此可能不按顺序到达目的地，或者出现重复。
2. 关于Winpcap库Winpcap(windows packet capture）是windows平台下一个买费的、公共的基于windows的网络接口API库.主要为win32应用程序提供访问网络底层的能力。
ip数据包分析
1. 开发背景计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物，网络技术队信息产业的发展产生深远的影响，而且将发挥越来越大的作用。
本章在介绍网络形成于发展历史的基础上，对网络定义、分类与拓扑构型等问题进行了系统的讨论，并对网络的应用、网络技术的研究与发展进行了探讨，以帮助人们对网络技术与应用有一个全面和准确的认识。
IP数据包作为网络层的数据必然要通过帧来传输。
一个数据包可能要通过多个不同的网络。
每一个路由器都要讲接收到的帧进行拆包和处理，然后封装成另外一个帧。
帧的格式与长度取决于网络所采用的协议。
从网络层—数据链路层来看，由于IP数据包的最大长度为65535B，那么它所使用的网络的数据链路层最大传输单元的长度为65535B，那么传输的效率一定会很高。
但是实际上大量使用的网络的最大传输单元长度都比IP数据包的最大长度短。
以太网的MTU长度为1500B，它远小于IP数据包的最大长度。
因此，使用这些网络传输IP数据包时，要对IP数据包进行分成若干较小的片濑传输，这些片的长度小于或等于数据链路层MTU的长度。
2. 需求分析在传输路径中，路由器通常连接多个网络。
不同的网络的数据链路层最大传输单元的长度的可能不同的，因此路由器在接收到数据包，并准备要转发到目的主机时，它必须首先决定使用哪一个接口网络，要决定该网络的数据链路层最大传输单元是否允许该数据包通过。
根据数据包长度来确定是否需要对数据包进行分片。
如果数据包来自一个能够通过较大数据包的局域网，又要通过另一个只能通过较小的数据包的局域网，那么就必须对IP数据包进行分片。
IP数据包分片的方法如下图所示在IP数据包分片时，首先要确定片长度。
然后将原始IP数据包包括报头分成第1个片。
如果剩下的数据仍然超过长度，那么需要进行第2次分片。
第2个分片数据加上原来的报头，构成第2个片。
这样一直分割到剩下的数据小于片长度为止。
3. 可行性分析经济可行性适用本计算机安全系统可提高计算机通信流量分析和管理水平，把大量繁琐工作简单化，能够有效地节省人力物力，并能够准确地进行统计和计算，避免人工统计或计算所带来的差错，保证计算机通信管理高效而有序地进行。
IP分组流量分析程序文档
IP分组流量分析程序文档专业：软件工程姓名：甘宇琴学号：2120130460编程环境说明IP分组流量分析程序应用Microsoft Visual Studio 6.0编程软件，采用C++语言MFC框架编写。
关键问题1IP分组流量分析程序的关键问题：捕获IP数据包。
解决思路1：为了捕获网络中的IP数据包，必须对网卡进行编程。
可以使用原始套接字或Winpcap，这里使用套接字的方法进行编程。
下面给出使用Raw Socket捕获网络中的IP数据包的大致编程步骤。
初始化。
//初始化Winsock DLLWSADATA wsData;WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsData);创建Raw Socket。
//创建Raw SocketSOCKET sock;sock = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);套接字初始化，通过bind函数为套接字建立一个本地地址。
Bind函数格式如下：bind(sock, (sockaddr*)&addr_in, sizeof(addr_in));接受IP数据包。
在程序中使用函数recv()接收经过网卡的IP数据包。
函数如下：recv(sock, buffer, BURRER_SIZE, 0); //将接收的报文存放在buffer中实现IP数据包接受和判断功能的核心代码如下：图1.IP包结构图structip我们定义了IP头部{unsigned char VerLen; //版本（4位）+首部长度(4位）unsigned char Service; //服务类型（8位）unsigned short Len; //总长度unsigned short ID; //标识unsigned short FlagOff; //标志（3位）+片位移（13位）unsigned char Time; //生存时间unsigned char Protocal; //协议类型unsigned short Check; //头部校验和unsigned long SouceAddr; //源地址unsigned long EndAddr; //目的地址};设置接受数据包的缓冲区大小，IP数据包的最大长度为65535B。
IP包流量分析
实验4 IP包流量分析实验要求：（1）掌握IP数据报格式和报头各字段含义；（2）基于RAW Socket和wincap(或lipcap)实现IP数据包的捕获；（3）掌握分析与统计IP数据包信息的基本方法。
实验目的设计一个解析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。
实验环境（设备）windows XPMicrosoft Visual C++6.0实验原理1、简介:网络层是TCP/IP协议参考模型中关键的部分。
IP协议把运输层送来的消息组装成IP数据包，并把IP数据包传递给数据链路层。
IP协议在TCP/IP协议族中处于核心地位，IP协议制定了统一的IP数据包格式，用于消除通信子网间的差异，从而为信息发送方和接收方提供了透明的传输通道。
编制本程序前，首先要对IP包的格式有一定的了解。
IP数据包的第一个字段是版本字段（4位），表示所使用的IP协议的版本。
目前的版本是IPv4，版本，那么IPv6的版本字段自然就是值为6啦。
2.IP数据包的格式：如上图所示，下面解析一下IP数据包的各个字段的内容：①版本：占4位，指IP协议的版本。
通信双方使用的IP协议版本必须一致。
日前广泛使用的IP协议版本号为4 (即IPv4)。
IPv6 目前还处于起步阶段。
②首部长度：占4 位，可表示的最大十进制数值是15。
请注意，这个字段所表示数的单位是32位字( 1 个32位字长是4 字节)，因此，当IP 的首部长度为1111 时(即十进制的15)，首部长度就达到60字节。
当IP 分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。
因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP协议时较为方便。
首部长度限制为60字节的缺点是有时可能不够用。
这样做的目的是希望用户尽量减少开销。
最常用的首部长度就是20 字节(即首部长度为0101)，这时不使用任何选项。
IP数据包流量统计
IP数据报流量统计学生姓名：指导老师：摘要本课程设计主要是编制程序，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，将其写入日志文件中或用图形表示出来。
程序中会用到Winpcap，它主要功能在于独立于主机协议发送和接收原始数据报。
本次课程设计中用VC++实现基于Winpcap的网络数据包的捕获和统计，基于Winpcap的应用程序将根据获取网络设备列表；选择网卡并打开；设置过滤器；捕获数据包或者发送数据包；列出网卡列表，让用户选择可用的网卡的步骤进行编写，同时对于TCP/IP协议以及IP数据抱的格式有了进一步的了解和掌握。
通过编写程序从而实现对网络中IP数据包流量的统计。
关键词IP数据包；流量统计；Winpcap；VC++1 引言随着Internet技术的发展，基于IP协议的应用成为网络技术研究与软件开发的一个重要基础，因此学习网络层以基本概念，了解IP协议的基本内容，对于掌握TCP/IP协议的主要内容和网络课程的学习是十分重要的，通过本次课程设计，有助于熟悉IP数据包格式并加深对IP协议的理解。
1.1 课程设计目的本次课程设计主要是通过用VC++编程实现对网络中IP数据包流量的统计，实际上是编制程序，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，同时应用Winpcap，Winpcap提供了很好的捕获网络数据包的方法，通过本次课程设计可以将VC++知识与Winpcap结合起来实现在一段时间内对IP数据包的流量进行统计。
加深了对Winpcap的理解和运用能力，同时也增长了知识，开阔了视野，对于以后的学习有很大的帮助。
1.2 课程设计的要求（1）理解运用VC++软件实现对网络中的IP数据抱流量的统计方法和步骤。
（2）学会文献检索的基本方法和综合运用文献的能力。
（3）通过课程设计培养严谨的科学态度，认真的工作作风。
第5章-宽带IP网络
的每一个分组进行分类。
（4）队列调度器(Scheduler)
它主要是基于一定的调度算法对分类后的分
5.2.3
网络节点为了适配不同的网络速率及缓冲通
信的突发量，一般都设有排队机制（如图5-1所
图5-1 分组队列调度
（1）传统的先进先出（FIFO）队列
所有分组都进入同一个队列，先到达的分组 先接收服务。
② IP报文标签的产生和分配所需的网络拓扑 和路由信息则是通过现有的IP路由协议获得的， 不用进行2层地址和3层地址之间的转换就可以实 现IP地址和标签之间的映射。
5.5.2 MPLS
目前MPLS实现信令的方式可分为两类，一
类是标签分配协议/约束路由—标签分配协议
（LDP/CR LDP），它支持IP QoS，还考虑了
区分业务是由综合业务(Int-Serv )发展 而来的，它采用了综合业务分类思想，抛 弃了分组流沿路节点上的资源预留。区分 业务区域的主要成员有：核心路由器、边 缘路由器、资源控制器（Bandwidth Broker，BB）。区分业务模型的网络结构 如图5-2所示。
图5-2 区分业务模型网络结构
（4）分级的基于级别的排队(CBQ)
业务被分成不同级别，每种级别又可细分成 若干子级 (Sub-class)。
5.2.4 综合业务模型的优缺点
1
① 能够提供绝对有保证的QoS。
② RSVP在源和目的地间可以使用现有的路 由协议决定流的通路。
③ 设计综合模型开始的目的之一就是使得 QoS能够工作在单播和多播下。
2．QoS
互联网工程部（Internet Engineering Task Force，IETF）已经建议了很多服务模型和机制， 以满足QoS的需求。主要有：综合业务模型、区 分业务模型、多协议标签交换（MPLS）、流量 工程和约束路由。 IETF提出的Integrated Services/RSVP和 Differentiated Services是两种IP网络提供QoS的 模型。
IP流分析工具的使用和LOG分解
目录
1 2 3 4 3 如何抓包 如何过滤
如何抓包
第一种方法：
启动ethereal后，选择菜单Capture->Start，Interface项要选择正确，按“OK” 按钮就可以开始抓包了。当不想抓的时候按“stop”按钮，那么，期间本机收到或 发出的包就会显示在面板中。如下图：
如何分析包
可以查找关键字GET来查看发送的具体数据。在GET行点击右键，然后选 择“Follow TCP Stream”菜单，就可以看到发送包和答应包的结构数据。
案例分析
浙江大华5516和7100两个平台，都能进杭网的首页，但是再进子页面的时候呢， 7100进不了。
通过分析包，发现7100进子页面的时候，之前的cookie丢失了很多，这样的话 就没有得到服务器端的认可，所以就进不了子页面了。
进首页
案例分析
进子页
工具下载地址
可以到 \\192.168.10.252\incoming\wujiang\Ethereal 安装程序 目录下去下载。
4. 域值之间的比较
举个例子，如果你只想查看使用TCP协议的包，在ethereal窗口的左上角的 Filter中输入TCP，然后回车，ethereal就会只显示TCP协议的包，如下图所示：
如何过滤包
值比较表达式构造显示过滤器，形如： ip.addr == 192.168.24.76 ip.src != 192.168.24.76
如何过滤包
如何过滤包
记住一个诀窍：只要在Filter的背景色是绿色，就证明你设定的Filter是合乎规定 的，但是当背景色是红色时，说明你设定的Filter是不对的。
如何过滤包
更多的过滤规则可以在Filter旁边的Expression…中选取，大家可以自己研究 研究。
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14
捕获IP数据包（续）
• 设置混杂模式
#define IO_RCVALL _WSAIOW(IOC_VENDOR, 1) DWORD dwBufferLen[10]; DWORD dwBufferInLen =1; DWORD dwBytesReturned = 0; WSAIoctl (sock, IO_RCVALL, &dwBufferInLen, sizeof(dwBufferInLen), &dwBufferLen, sizeof(dwBufferLen), &dwBytesReturned, NULL, NULL)；
• IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服 务协议，它提供的是一种“尽力而为”的服务
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IP数据报格式
0 4位 版本 4位 报头长度 15 16 8位 服务类型（TOS） 3位 标志 8位协议 32位源IP地址 32位目的IP地址 选项（若有） 填充域 16位总长度（字节） 13位片偏移 16位首部校验和 20字节 31
• • • • •
编程训练目的 编程训练要求 相关知识介绍 程序设计分析 扩展与提高
4
编程训练目的
• 掌握IP数据报格式和报头各字段的含 义，加深对IP协议的理解 • 掌握使用Raw Socket和Winpcap捕 获IP数据包的软件设计与编程能力 • 熟悉分析与统计IP数据包信息的方法
5
提纲
• • • • •
•
接收IP数据包
使用函数recv()接收经过网卡的IP数据包 ，原型为：
int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags)
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统计IP数据包的信息
• 采用链表结构来存储数据包信息 定义一个结点类CIPNode，存放IP包的源地 址、目的地址、协议类型和不同源、目的主 机之间不同类型的IP数据包的数量 再定义一个结点链表类CNodeList，存储所 捕获的所有数据包信息
16
提纲
• • • • •
编程训练目的 编程训练要求 相关知识介绍 程序设计分析 扩展与提高
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扩展与提高
使用Winpcap捕获数据包 获取网络设备列表 列出所有网卡，让用户选择需要监视的网卡 以混杂模式打开网卡 编译并设置过滤器 捕获IP数据包
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扩展与提高
使用map结构存储IP数据包信息
16位标识 8位 生存时间（TTL）
数据部分
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套接字
• 流套接字（Stream Socket）
Stream Socket主要用于TCP协议 Datagram Socket主要用于UDP协议 要进行IP层数据包的接收和发送，则应该使用Raw Socket
• 数据报套接字（Datagram Socket）
• 原始套接字（Raw Socket）
12
提纲
• • • • •
编程训练目的 编程训练要求 相关知识介绍 程序设计分析 扩展与提高
13
捕获IP数据包
• 初始化winsock2网络环境
WSADATA wsData; WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsData);
•
创建Raw Socket
typedef map<CString, RECORD> MY_MAP; MY_MAP myHash；
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编程训练目的 编程训练要求 相关知识介绍 程序设计分析 扩展与提高
6
编程训练要求
编写程序，监控本地网络，捕获一段时 间内以本机为源地址或目的地址的IP数 据包，统计IP数据包的信息 ： • 程序使用命令行运行： IPMonitor.exe duration_time duration_time为监控时间，单位为秒 • 程序统计信息包括源地址、目的地址、 协议类型以及相应的IP数据包的数量
“十一五”国家重点图书 计算机科学与技术学科前沿丛书
计算机网络 高级软件编程技术
1
第5章 IP包流量分析程序
2
概述
IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协 议，它制定了统一的IP数据报格式，向传 输层屏蔽了通信子网的差异。掌握基于IP 协议的网络应用是网络技术研究与软件开 发的一个重要基础
3
提纲
SOCKET sock； sock = WSASocket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED)；
•
绑定 Socket
Bind (socket, (sockaddr*)&addr_in, sizeof(addr_in));
7
程序运行的参考界面
8
提纲
• • • • •
编程训练目的 编程训练要求 相关知识介绍 程序设计分析 扩展与提高
9
IP协议
• TCP/IP分层结构
应用层 传输层 Telnet、FTP、 SMTP TCP DNS、TFTP、 SNMP UDP
互联网层
主机-网络层
IP
Ethernet、Token Ring、X.25、SLIP、 PPP
定义map中元素的数据类型
// // // // 源IP地址 目的IP地址 IP包的协议类型 数据包的数量
typedef struct record { CString SouceIP; CSstring DesIP; CString ProType; int number; }RECORD;
定义一个map类型的变量来存储IP数据包信息