IP数据包解析

计算机网络课程设计报告

题目：解析IP数据包

学生姓名：

学号：

专业班级：计算机科学与技术

同组姓名:

指导教师：

设计时间：2015年上学期第17周

一、课程设计的目的和意义

目的：

1、通过解析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。

2、通过接收和解析IP数据包，了解IP数据包的基本结构与IP协议的基本功能。

3、捕获网络中的数据包，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。

意义：

1、为了在本次课程设计过程中，熟悉开发设计的基本流程，从分析任务到确立

整体框架再到确定算法，然后再一步步实现各函数的功能。从中熟悉新的库函数，并提高编程技巧。

2、我们已经学完了网络层的理论知识，可是对它的理解很粗浅。之前只知道关于网络层的一些概念性的东西。可是做完设计后，我才从整体上理解了网络层的框架，明白了网络层的每一个组成部分都是有它特定的功能和意义的，从而对网络层协议有了更深入的理解。

3、程序设计能直接有效地训练我们的创新思维，培养分析问题、解决问题的能力。

二、课程设计的内容和要求

根据后面介绍的数据包结构，编写程序的具体要求如下：

1）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入捕获的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、解析IP数据包设计的相关技术

3.1 IP数据包的格式与分析

3.2 程序设计分析

3.2.1 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，在这里我们使用套接字(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，网络接口在骓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。

3.2.2 程序设计

本程序主要由三部分构成：初始化原始套接字，反复监听捕获数据包和解析数据包。下面就结合核心代码对程序的具体实现进行分析，同时使程序流程更加清晰，去掉了错误检查等保护性代码。

3.2.3 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。

3.2.4IP包的解析

解析IP包的字段有两种策略。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。

四、课程设计过程

首先，分析任务，明确该程序需要实现的功能；然后，根据该功能画出相应的程序流程图；其次，打开VC，用C++语言书写源代码，并且进行调试，直到得出正确的结果，并对程序的最后运行结果进行截图；最后，完成课程设计报告。

4.1 程序流程图如下

4.2程序运行结果

图2 程序的运行方式

图3 程序运行结果

4.3结果分析

Version=4,表示版本是IPv4

HdrLen=（Bytes），表示报头字段为20个字节

ServiceType=Routine Normal service，表示服务类型为一般服务数据长度=19968（Bytes），表示数据长度19968字节

数据报ID=4255，表示数据报的标识ID为4255

分段标志DF=0，MF=0，标识数据报可以分片，并且是最后一个分片分段偏移值=0，表示此分片在整个数据包的相对位置为0

生存期=64（hops）表示生存期为64

五、课程设计小结

经过一个学期计算机网络的学习，我学习到了基本的理论知识，了解到了网络协议、网络管理各方面的相关规定和技术，这些知识都为我的课程实践和进一步的学习打下了坚实的基础。

这次计算机网络课程设计是“解析IP数据包”，通过两次的上机操作，充分应用了所学的计算机网络和C++的知识，并去图书馆查阅了一些书集和上网搜索一部分相当资料，粗略设计出该程序。

总体上来说，这次课程设计还是比较成功的，当然，由于学艺不精，在课程设计的过程也碰到的不少问题。该程序也存在着不少的缺陷，比如并不是所有的数据包都能捕获，如：IP数据包以外的数据包都抓不到。

通过这次课程设计，我明白了一定要自己上机操作，这样才能真正的学到东西。书本知识固然重要，但我们更要学会将书本知识应用到实际的工作中。实践中才会发现错误，也才能改进，才能达到学习的最终目的。

参考文献

[1]谢希仁. 计算机网络第六版电子工业出版社

[2] 吴功宜胡晓英等.计算机网课程设计北京:机械工业出版社

[3] 王春晓赵艳标.计算机网络教程北京:机械工业出版社

[4] 兰少华杨余旺吕建勇.TCP/IP网络与协议北京:清华大学出版社

[5] 张荛学郭国强计算机网络与Internet教程(第二版)北京:清华大学出版社