IP解析数据包.doc

1.课程设计目的 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。 2.课程设计要求 本设计的目标是捕获网络中的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：　 　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 3.课程设计分析 3.1 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 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。 3.2.1 使用原始套接字 套接字分为三种，即流套接字(Stream socket)、数据报套接字(Datagram Socket) 和原始套接字(Raw Socket)。要进行IP层数据包的接收和发送，应使用原始套接字。创建原始套接字的代码如下： Socket sock: Sock=wsasocket(af_inet,sock_raw,ipproto-ip,null,0,wsa-flag-overlapped): 本设计不用考虑超时情况。 创建套接后，IP头就会包含在接收数据包中。然后，我可以设置IP头操作选项，调用setsockopt函数。其中flag设置为true,并设定IP-HDRINCL选项，表明用户可以亲自对IP头进行处理。最后使用bind()函数将socket绑定到本地网卡上。绑定网卡后，需用WSAIoctl()函数把网卡设置为混杂模式，使网卡能够接收所有的网络数据。如果接收的数据包中的协议类型和定义的原始套接字匹配，那么接收的数据就拷贝到套接字中，因此，网卡就可以接收所有经过的IP包。 3.2.2 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。 3.2.3 定义IP头部的数据结构 程序需要定义一个数据结构表示IP头部。其代码如下： //定义IP数据包头的结构 struct IP_HEADER { unsigned short ip_version, /*IP的版本号 */ ip_hdr_len； /*IP包头的长度*/ ip_tos； /*IP包的服务类型*/ ip_total_len； /*IP包的总长度*/ ip_id； /*IP包的分段标识*/ ip_flags； /*IP包的分段标志*/ ip_frag_offset； /*IP包的分段偏移*/ ip_ttl； /*IP包的生存时间*/ ip_proto； /*IP包的高层协议*/ ip_hdr_chksum; /*IP包的校验和*/ struct IPADDRESS ip_src_addr； /*IP包的源IP地址*/ ip_dest_addr； /*IP包的目的IP地址*/ }ipheader; 3.2.4 IP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