計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)--端口檢測(cè)及ip包的捕獲解析

1、<p>　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題 目 端口檢測(cè)及IP包的捕獲解析 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　班級(jí)學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間 </p><p>　　第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和器材準(zhǔn)備1</p><p>　　1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)1</p><p>　　第二節(jié) 需求分析1</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)要求1</p><p>　　2.1.1 基本要求

3、1</p><p>　　2.1.3 詳細(xì)功能要求1</p><p>　　第三節(jié)、概要設(shè)計(jì)1</p><p>　　3.1 端口監(jiān)聽1</p><p>　　3.2 IP包的捕獲與解析2</p><p>　　第四節(jié) 詳細(xì)設(shè)計(jì)3</p><p>　　4.1端口監(jiān)聽程序框圖3</p>

4、;<p>　　4.2端口監(jiān)聽關(guān)鍵代碼3</p><p>　　4.2 IP包捕獲與解析程序框圖4</p><p>　　4.2.1 寫日志函數(shù)4</p><p>　　4.2.1 IP包捕獲與分析5</p><p>　　第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析9</p><p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示9</p&

5、gt;<p>　　5.1.1 端口監(jiān)聽9</p><p>　　5.1.2 IP包的捕獲與解析析11</p><p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析12</p><p>　　5.1.1 端口監(jiān)聽12</p><p>　　5.1.2 IP包的捕獲與解析13</p><p>　　第六節(jié) 錯(cuò)誤調(diào)試14<

6、;/p><p>　　6.1 數(shù)據(jù)庫連接錯(cuò)誤14</p><p>　　6.1.1 解決方案14</p><p>　　6.2 POST亂碼解決方式15</p><p>　　6.2.1 錯(cuò)誤表現(xiàn)15</p><p>　　6.2.2解決方案15</p><p>　　6.3 Socket連接錯(cuò)誤1

7、6</p><p>　　6.3.1 錯(cuò)誤表現(xiàn)16</p><p>　　6.3.2產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因16</p><p>　　6.3.3 解決方式16</p><p>　　第八節(jié) 實(shí)驗(yàn)總結(jié)0</p><p>　　第九節(jié) 參考資料1</p><p><b>　　附件：2</b

8、></p><p>　　第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和器材準(zhǔn)備</p><p><b>　　1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)</b></p><p><b>　　第二節(jié) 需求分析</b></p><p><b>　　2.1 實(shí)驗(yàn)要求</b></p><p>　　2.1.1 基

9、本要求</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)的要求在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)端口檢測(cè)以及捕獲網(wǎng)絡(luò)中的IP數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，將結(jié)果顯示在標(biāo)準(zhǔn)輸出上，并同時(shí)寫入日志文件。</p><p>　　2.1.3 詳細(xì)功能要求</p><p>　　l）實(shí)現(xiàn)本機(jī)以及局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)的端口監(jiān)控。</p><p>　　2）在標(biāo)準(zhǔn)輸出和日志文件中寫入捕獲的IP包的版本、頭長度

10、、服務(wù)類型、數(shù)據(jù)包總長度、數(shù)據(jù)包標(biāo)識(shí)、分段標(biāo)志、分段偏移值、生存時(shí)間、上層協(xié)議類型、頭校驗(yàn)和、源IP地址和目的IP地址等內(nèi)容。</p><p>　　3）形成記錄結(jié)果的日志文件。</p><p><b>　　第三節(jié)、概要設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 端口監(jiān)聽</b></p><p>

11、;　　創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)器s，依次開放0—65535間所有的端口，當(dāng)開放過程拋出IO流異常e，并且e是java.net.BindException的一個(gè)實(shí)例時(shí)，輸出該端口被占用。</p><p>　　3.2 IP包的捕獲與解析</p><p>　　在Java平臺(tái)下通過第三方包來進(jìn)行底層網(wǎng)絡(luò)嗅探。使用JnetPCAP對(duì)接WinPCAP來截獲網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包，分為四步走。</p><p

12、>　　第一步：獲取網(wǎng)卡列表。</p><p>　　通過Pcap.findAllDevs(alldevs, errbuf) 這個(gè)靜態(tài)方法將所有本機(jī)網(wǎng)卡加入到alldevs的List&lt;PcapIf &gt中。然后選擇一個(gè)網(wǎng)卡進(jìn)行監(jiān)聽。</p><p><b>　　第二步：打開連接</b></p><p>　　調(diào)用Pcap

13、.openLive(device.getName(), snaplen, flags, timeout, errbuf)靜態(tài)方法，返回一個(gè)Pcap對(duì)象。其中5個(gè)參數(shù)分別表示設(shè)備的系統(tǒng)名稱（不是設(shè)備別名）、每次捕捉的數(shù)據(jù)量、捕捉方式、超時(shí)和錯(cuò)誤信息緩沖區(qū)。</p><p><b>　　第三步：監(jiān)聽抓包</b></p><p>　　調(diào)用pcap.loop(int cnt,

14、 JPacketHandler&lt;T&gt; handler, T user) 方法即可進(jìn)行監(jiān)聽，在loop方法的參數(shù)中有兩點(diǎn)需要關(guān)注，第一點(diǎn)是用戶指定的數(shù)據(jù)包分析器，在之后的文章中將詳細(xì)介紹；第二點(diǎn)是一個(gè)泛型參數(shù)，表示傳輸給分析器的用戶指定類型的消息。</p><p><b>　　第四步：數(shù)據(jù)包分析</b></p><p>　　使用繼承JPack

15、etHandler來實(shí)現(xiàn)自己的處理方法。<br>在JPacketHandler有一個(gè)nextPacket(JPacket packet, T user) 方法，這是典型的通過事件機(jī)制來實(shí)現(xiàn)處理數(shù)據(jù)包的方法。每當(dāng)Pcap嗅探到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，調(diào)用用戶之前綁定的分析器中的nextPacket方法進(jìn)行處理。注意這個(gè)方法是阻塞的，也就避免了潛在的同步問題。傳進(jìn)的JPacket參數(shù)包含了這個(gè)數(shù)據(jù)包中的所有信息，通過不同的內(nèi)置Header

16、分析器可以分析不同的協(xié)議。</p><p>　　寫入日志函數(shù)使用Java寫入文件相關(guān)語句，將輸出流中的字節(jié)截取并寫入到TXT文件中。</p><p><b>　　第四節(jié) 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1端口監(jiān)聽程序框圖</p><p>　　4.2端口監(jiān)聽關(guān)鍵代碼</p><p>　　4

17、.2 IP包捕獲與解析程序框圖</p><p>　　4.2.1 寫日志函數(shù)</p><p>　　1.寫日志函數(shù)程序框圖</p><p>　　2.寫日志函數(shù)關(guān)鍵代碼</p><p>　　4.2.1 IP包捕獲與分析</p><p>　　1.IP包捕獲與分析程序框圖</p><p>　　2.IP捕獲

18、與分析關(guān)鍵代碼</p><p>　　第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析</p><p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示</p><p>　　5.1.1 端口監(jiān)聽</p><p><b>　　1.關(guān)閉局域網(wǎng)</b></p><p><b>　　2.打開局域網(wǎng)</b></p><

19、p>　　5.1.2 IP包的捕獲與解析析</p><p><b>　　1、捕獲網(wǎng)卡信息 </b></p><p><b>　　2.IP包解析結(jié)果</b></p><p>　　3.日志文件生成</p><p><b>　　4.日志內(nèi)容</b></p>&l

20、t;p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析</p><p>　　5.1.1 端口監(jiān)聽</p><p>　　結(jié)果展示界面中顯示有較多接口被占用，其中53號(hào)端口為DNS服務(wù)，所以在打開局域網(wǎng)的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)53號(hào)端口被占用，而關(guān)閉局域網(wǎng)后發(fā)現(xiàn)該端口未被占用；135號(hào)端口主要用于使用RPC（Remote Procedure Call，遠(yuǎn)程過程調(diào)用）協(xié)議并提供DCOM（分布式組件對(duì)象模型）服務(wù)。8086

21、屬于TCP端口號(hào)，是一種分布式SCADA網(wǎng)絡(luò)對(duì)接端口。</p><p>　　5.1.2 IP包的捕獲與解析</p><p>　　在運(yùn)行的結(jié)果中，各個(gè)信息分別表示：</p><p>　　******* Ip4 - "ip version 4" - offset=14 (0xE) length=20 protocol suite=NETWORK<

22、;/p><p>　　Length表示報(bào)頭長度20字節(jié)，suite表示協(xié)議棧是network</p><p>　　version = 4</p><p>　　Version表示IP版本號(hào)為4</p><p>　　hlen = 5 [5 * 4 = 20 bytes, No Ip Options] </p><p>　　hle

23、n表示報(bào)頭長度20字節(jié)，沒有選擇項(xiàng)字段，而之所以要定義頭長度變量，是因?yàn)椴煌倪x擇項(xiàng)字段不同</p><p>　　diffserv = 0x0 (0)</p><p>　　Diffserv表示區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，它基于類的QoS技術(shù)，保證IP的服務(wù)質(zhì)量 </p><p>　　0000 00.. = [0] code point: not set</p>

24、<p>　　.... ..0. = [0] ECN bit: not set</p><p>　　.... ...0 = [0] ECE bit: not set</p><p>　　length = 52 </p><p>　　length報(bào)文總長度</p><p>　　id = 0x353E (13630)</p>

25、;<p>　　ID表示該數(shù)據(jù)包的標(biāo)識(shí)符</p><p>　　flags = 0x2 (2) </p><p>　　Flags表示該數(shù)據(jù)包是否分片，第二位是不分片位（DF），當(dāng)DF被設(shè)置被設(shè)置為1時(shí)，表示路由器不能對(duì)報(bào)文進(jìn)行分片處理。第三位表示還有后繼分片（MF），當(dāng)路由器對(duì)報(bào)文進(jìn)行分片時(shí)，除了最后一個(gè)分片的MF位設(shè)置為0外，其他所有分片的MF位均設(shè)置1，以便接收者直到收到MF

26、位為0的分片為止。</p><p>　　0.. = [0] reserved 預(yù)留</p><p>　　.1. = [1] DF: do not fragment: set</p><p>　　..0 = [0] MF: more fragments: not set </p><p>　　offset = 0 </p><

27、;p>　　Offset表示分片偏移，由于該數(shù)據(jù)包未分片，所以分片偏移為0</p><p>　　ttl = 64 [time to live] </p><p>　　type = 6 [next: Transmission Control] </p><p>　　Type表示優(yōu)先權(quán)和服務(wù)類型TOS，其中優(yōu)先權(quán)分別為：000：路由0

28、01：優(yōu)先級(jí)</p><p>　　010：立即011：火速100：火速覆蓋101：緊急110：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)控制</p><p>　　111：網(wǎng)絡(luò)控制，該數(shù)據(jù)包的優(yōu)先權(quán)值為110，表示互聯(lián)網(wǎng)控制優(yōu)先；其服務(wù)類型是傳輸控制</p><p>　　checksum = 0x6D7C (28028) [correct]</p><p>　　Ch

29、ecksum表示頭校驗(yàn)和，以及給出的判斷</p><p>　　source = 10.96.122.137</p><p>　　destination = 106.120.168.168</p><p><b>　　第六節(jié) 錯(cuò)誤調(diào)試</b></p><p>　　6.1 數(shù)據(jù)庫連接錯(cuò)誤</p><p&g

30、t;　　6.1.1 解決方案</p><p>　　發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫TCPIP沒開</p><p><b>　　打開啟用后正常</b></p><p>　　6.2 POST亂碼解決方式</p><p>　　6.2.1 錯(cuò)誤表現(xiàn)</p><p><b>　　6.2.2解決方案</b>&

31、lt;/p><p>　　加上上面的代碼后正常</p><p>　　6.3 Socket連接錯(cuò)誤</p><p>　　6.3.1 錯(cuò)誤表現(xiàn)</p><p>　　6.3.2產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因</p><p>　　6.3.3 解決方式</p><p>　　優(yōu)化Socket連接，并且在數(shù)據(jù)發(fā)送接收完畢后關(guān)閉流。

32、</p><p><b>　　第八節(jié) 實(shí)驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　這次的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)共做了兩個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是端口監(jiān)聽，一個(gè)是IP包的捕獲與解析。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)跟平常電腦的實(shí)驗(yàn)都有關(guān)系，其中端口檢測(cè)在以前參加學(xué)校專業(yè)的創(chuàng)意作品賽時(shí)作為了該作品的切入點(diǎn)，那時(shí)是宏觀的設(shè)計(jì)，在這次的課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行了實(shí)踐，比較有收獲。IP包的捕獲實(shí)驗(yàn)以前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課堂上看到

33、了用Wireshark抓包工具進(jìn)行捕獲，這次的課程設(shè)計(jì)相當(dāng)于用Java語言自己寫出一個(gè)抓包工具，雖然有很多瑕疵，但還是比較有成就感的。并且這兩部分的實(shí)驗(yàn)，基本上都使用了新的工具，在實(shí)踐過程中，學(xué)到了很多相關(guān)工具的知識(shí)，現(xiàn)在總結(jié)一下。</p><p>　　在端口檢測(cè)部分，學(xué)到了幾個(gè)異常類對(duì)象的使用：</p><p>　　IOException異常簡介：</p><p>

34、;　　IOException指發(fā)生 I/O 錯(cuò)誤時(shí)引發(fā)的異常。</p><p>　　IOException 是使用流、文件和目錄訪問信息時(shí)引發(fā)的異常的基類。</p><p>　　BindException異常類簡介：</p><p>　　BindException是.net包中的一個(gè)類，當(dāng)一個(gè)端口是因?yàn)楸徽加枚鴴伋霎惓＃摦惓⑹荁indException的一個(gè)實(shí)例

35、。</p><p>　　printStackTrace：</p><p>　　在命令行打印異常信息在程序中出錯(cuò)的位置及原因。</p><p>　　在IP包捕獲與解析部分學(xué)會(huì)了使用兩個(gè)工具，分別為WinPCAP和JnetPcap。winpcap(windows packet capture)是windows平臺(tái)下一個(gè)免費(fèi)，公共的網(wǎng)絡(luò)訪問系統(tǒng)?？梢詾閣in32應(yīng)用程序提

36、供訪問網(wǎng)絡(luò)底層的能力。它用于windows系統(tǒng)下的直接的網(wǎng)絡(luò)編程。Winpcap提供了一個(gè)強(qiáng)大的編程接口，它很容易地在各個(gè)操作系統(tǒng)之間進(jìn)行移植。</p><p>　　jNetPcap是libpcap的一個(gè)Java完整封裝，它通過對(duì)接了WinPcap來截獲網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包。jNetPcap使用與libpcap相同風(fēng)格的API。libpcap是unix/linux平臺(tái)下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包捕獲函數(shù)庫，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件都以它為基礎(chǔ)

37、。</p><p>　　使用JNetPcap之前必須在目標(biāo)系統(tǒng)中安裝WinPcap（Windows系統(tǒng)），以提供JNetPcap所需要的鏈接庫。另外要把JNetPcap包和所屬的dll文件都加入到開發(fā)目錄的環(huán)境變量中。</p><p>　　Pcap類是JNetPcap中最為核心的類，是一個(gè)對(duì)LibPcap中方法的Java直接映射，提供了取得網(wǎng)卡設(shè)備列表、打開嗅探、設(shè)置過濾器等等必須的工作。

38、</p><p>　　有關(guān)于Jnetpcap中PcapIf、packet、protocol包中相關(guān)類方法的詳解參照代碼注釋。</p><p><b>　　第九節(jié) 參考資料</b></p><p>　　[1]Andrew S.Tanenbaum著 潘愛民,徐明偉譯.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第四版).清華大學(xué)出版社.2006.03.</p>&