监控IP包流量

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计算机网络课程设计

目录

一、课程设计目的： (2)

二、课程设计要求： (2)

三、课程设计主要思路分析： (2)

四、设计流程图： (4)

五、运行结果: (5)

六、总结: (6)

参考文献 (6)

源代码: (6)

2 一、课程设计目的

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协议的主要内容和学习网络课程是十分重要的，通过本次课程设计，有助于熟悉IP包格式和加深对IP协议的理解。

二、课程设计要求

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，将其写入日志文件中

或用图形表示出来（建议用图形表示出统计结果）。

程序的具体要求如下：

用命令行运行：IPStatistic time logfile

其中，IPStatistic是程序名；time是设定的统计时间间隔（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）。

相关知识：

IP是ICP/IP协议体系中的网络层协议，TCP、UDP、ICMP和IGMP等其他协议都

是以IP 协议为基础的。IP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。

三、课程设计主要思路分析

1．课程设计中的重点及难点

（1）程序中会用到Winpcap, Winpcap是Windows packet capture的缩写，这

是UNIX下的lipbcap移植到Windows下的产物，是Win32环境下数据包捕获的

开放代码函数库。Winpcap由内核级的数据包过滤器，底层动态链接库（packet.dll）和一个高层的独立于系统的库（wpcap.dll）组成。

Winpcap提供以下功能：

1）捕获原始数据报，包括共享网络上各主机发送/接收的数据报以及各主机之间

3 交换的数据报。

2）在数据报发往应用程序之前，按照自定义的规则过滤某些特殊的数据报。

3）将用户构造的数据报发送到网络中。

4）统计网络的流量。

Winpcap的主要功能在于独立于主机协议（如TCP/IP）发送和接收原始数据报。

也就是说，Winpcap不能阻塞、过滤或控制其他应用程序数据报的收发，它只是

监听共享网络上传送的数据报。因此，它不能用于QoS调度程序或个人防火墙。

基于Winpcap的应用程序一般按照下面几个步骤编写：

1）获取网络设备列表。

2）选择网卡并打开。

3）当捕获数据包时，可能需要设置过滤器。

4）捕获数据包或者发送数据包。

Packet.dll相关数据结构

typedef struct_ADAPTER ADAPTER //描述一个网络适配器

typedef struct_PACKET PACKET具 //描述一组网络数据报的结构

typedef struct NetType NetType //描述网络类型的数据结构

typedef struct npf_if_addr npf_if_addr //描述一个网络适配器的IP地址struct bpf_hdr //数据报头部

struct bpf_stat //当前捕获数据报

（2）列出网卡列表，让用户选择可用的网卡。

（3）注意过滤器的使用，只需捕获IP所，别的包都需过滤掉。

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”。

（4）捕获IP包并按包的源地址进行统计（用链表结构进行实现）。程序流程如

图1-1所示：

4 四、设计流程图。

图1-1程序流程图

5 五、运行结果:

安装好WinPcap软件，在VC++界面上点击工具->选项->目录。添加Include文

件夹下的所有文件和Lib下的所有内容，调试完程序无误后，点击开始—>运行“cmd”进入目标文件夹Debug下运行IPI.EXE文件并加入参数2 bl.txt。此时

程序会检测电脑系统中的网卡数，然后选择程序运行时的网络接口,耐心等待两

分钟后就会得到程序的运行结果.

图1-2系统中网络接口数

图1-3选择第一个网络接口

图1-4 1分钟之后捕获的ip地址和数据包

6 六、总结:

通过本次计算机网络课程设计，我更加充分的理解了课本上的知识，并能够加以扩展，

从而应用于实践当中，这几天的课程设计令我受益匪浅，我意识到我们所学的东西将来都是

要付诸实践的，所以一切要从实际情况出发，理论联系实际，这样才能真正发挥我们所具备

的能力。这次计算机网络课程设计历时二个星期，在整整十多天的日子里，可以说得是苦多

于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到

了很多在书本上所没有学到过的知识。以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上，

但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果。通过这次

课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所

学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己

的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕

竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，

对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在

设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身

上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导

老师再次表示忠心的感谢！

参考文献

[1] 吴功宜胡晓英.计算机网课程设计北京:机械工业出版社,2007.12.

[2] 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2006.11.

[3] 王春晓赵艳标.计算机网络教程北京:机械工业出版社,2005.08.

[4] 张仁何云.计算机网络课程设计指导北京:清华大学出版社 2006.05.

源代码:

//主程序

#include

7 #include

#include

#include

#include

#include

#include "pcap.h"

//#include "IPNodeList.h"

#pragma comment(lib,"Wpcap.lib")

#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")

//IP包的头部包括

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 tll; //生存时间

unsigned char proto; //协议

unsigned short crc; //校验码

DWORD saddr; //源地址

DWORD daddr; //目的地址

unsigned int op_pad; //选项+填充

};

class IPNode

{

private:

long m_lIPAddress; //IP地址

long m_lCount; //发送数据包数

public:

8 IPNode *pNext; //指向下一个IP结点

//构造函数

IPNode(long sourceIP)

{

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;

IPNode *pTail;

public:NodeList()

9 {

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();

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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地址和其他送的IP包的个数

ostream& print(ostream & out)

{

for(IPNode *pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp->pNext)

{

long lTemp=pTemp->getIPAddress();

out<

out<getCount()<

}

return out;

}

};

void main(int argc,char *argv[])

{

if (argc!=3) //判断是否正确

11

cout<<"Usage:IPStatistic time logfile"<

cout<<"Press any key to continue..."<

_getch();

return;

}

double min=atof(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:"<

return;

}

int i=1; //网卡数

if(i==0) //无设备

{

cout<<"\nNo interfaces found! Make sure Winpacp is installed.\n";

return;

}

if(i>=1)

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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<

}

cout<<"\nEnter the interface number(1-"<

int k;

cin>>k;

if(k<1||k>j)

{

cout<<"out of range"<

return;

}

for(d=alldevs,i=1;inext,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."<

pcap_freealldevs(alldevs);

return;

}

//获取子网掩码

if(head->addresses!=NULL)

netmask=((struct

sockaddr_in*)(head->addresses->netmask))->sin_addr.S_un.S_addr;

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else

//没有地址则假设为C类地址

netmask=0xFFFFFF00;

//编译过滤器

if(pcap_compile(fp,&fcode,packet_filter,1,netmask)<0)

{

cout<<"\nUnable to compile the packet filter.Check the syntax.\n";

pcap_freealldevs(alldevs);

return;

}

//设置滤波器

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的含义

cout<<"\t\tlistening on"<description<<"..."<

ofstream fout(argv[2],ios::app); //日志记录文件

fout<<"\tIP Statistic:("<

time_t tmp=time(NULL);

fout<

cout<<"IP Statistic:("<

fout<<" Sour ip"<<"\tpacket numbers"<

//释放设备列表

pcap_freealldevs(alldevs);

NodeList link; //存储数据用链表

int res;

14 time_t beg;

time_t end;

time(&beg); //获取当前时间

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I头得位置

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"<

link.print(cout); //输出到屏幕

link.print(fout); //输出到日志

fout<

}