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开源网络数据处理工具程序包的设计与实现毕业设计(源码和文档).rar

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    编号:20180825164943105    类型:共享资源    大小:10.07MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-25
      
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    网络 数据处理 工具 程序包 设计 实现 毕业设计 源码 文档
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    毕 业 设 计题目:开源网络数据处理工具程序包的设计与实现2016 年 6 月 19 日I开源网络数据处理工具程序包的设计与实现摘 要本文课题设计为基于 WinPcap 的开源网络数据处理工具程序包的设计与实现,使用 MFC 库和 C++来实现。本文首先说明了课题研究的目的、意义和网络监听的背景,讨论了在网络数据处理领域领先的工具以及当前网络学习的困难,以此引出了本课题研究的需求和可行性分析。然后分析了网络结构,重要网络协议和网络数据传输的基本原理,介绍基于WinPcap、MFC 实现网络监听。接着罗列了本程序设计思路和架构,功能流程及其实现逻辑,自顶向下,结合源码逐一展开描述。最后将程序的功能测试及其结果进行展示。关键词:网络协议,数据包,TCP/UDP ,socket ,ARP,WinPcapIIIIDesign and Implementation of an Open Source Network Data Processing Tool PackageABSTRACTThis article is designed to subject the design and realization of WinPcap open source tool for network data processing package based on the use of MFC and C ++ libraries to achieve.This paper describes the purpose, significance and network monitoring research background , discusses network data processing field-leading tools and the difficulty of the current network learning , this leads to the need for and feasibility of this research . Then it analyzes the basic principles of network architecture, network protocols, and important network data transmission introduced on WinPcap, MFC for network monitoring. Then a list of design ideas and architecture, functional flow of the program and its implementation logic , top-down , one by one to start binding source description . Finally, the functions of the program and the test results show.KEYWORDS:network protocol, datagram, TCP/UDP,socket,ARP,WinPcapIII目 录摘 要 ...........................................................................................................................................IABSTRACT...............................................................................................................................II1 绪论 .........................................................................................................................................11.1 网络与监听 ...................................................................................................................11.2 研究意义 .......................................................................................................................22 网络数据处理工具需求分析 .................................................................................................32.1 网络数据处理工具的需求分析 ...................................................................................32.2 网络数据处理工具的可行性分析 ...............................................................................32.2.1 经济可行性 .........................................................................................................32.2.2 技术可行性 .........................................................................................................42.2.3 运行可行性 .........................................................................................................42.2.4 操作可行性分析 .................................................................................................43 网络数据处理工具开发相关知识 .........................................................................................53.1 MFC 框架的介绍 ..........................................................................................................53.2 OSI 模型简介 ................................................................................................................53.3 网络协议简介 ...............................................................................................................73.3.1 数据包嵌套形式 .................................................................................................73.3.2 以太网协议首部说明 .........................................................................................73.3.3 IP 协议首部说明 .................................................................................................83.3.4 ICMP 协议首部说明 ...........................................................................................93.3.5 TCP 协议首部说明 ...........................................................................................103.3.6 UDP 协议首部说明 ...........................................................................................113.3.7 ARP 协议首部说明 ...........................................................................................123.4 WinPcap 简介 ..............................................................................................................134 网络数据处理工具的设计 ...................................................................................................154.1 模块结构 .....................................................................................................................154.2 流程关系 .....................................................................................................................154.3 功能设计及分析 .........................................................................................................174.3.1 网卡扫描/选择 .................................................................................................174.3.2 抓包 ...................................................................................................................194.3.3 过滤 ...................................................................................................................234.3.4 分析 ...................................................................................................................244.3.5 导入导出 ...........................................................................................................264.3.6 扫描本网段主机 ...............................................................................................284.3.7 自制 ARP 包 .....................................................................................................324.4 网络数据处理工具开发方法 .....................................................................................344.5 定义规范 .....................................................................................................................344.5.1 代码注释规范 ...................................................................................................344.5.2 代码命名规范 ...................................................................................................355 网络数据处理工具测试与调试 ...........................................................................................365.1 程序调试 .....................................................................................................................365.2 工具的测试 .................................................................................................................36IVIV5.2.1 测试的意义及目的 ...........................................................................................365.2.2 测试框架 ...........................................................................................................365.2.3 测试步骤 ...........................................................................................................365.3 测试用例设计 .............................................................................................................375.3.1 适配器选择测试用例 .......................................................................................375.3.2 分析功能测试用例 ...........................................................................................385.4 测试数据 .....................................................................................................................39结 论 .........................................................................................................................................41致 谢 .........................................................................................................................................42参 考 文 献 .............................................................................................................................43图 录 .........................................................................................................................................44开源网络数据处理工具程序包的设计与实现 11 绪论1.1 网络与监听互联网时代与大数据时代的到来,愈发体现出了信息的快速增长与知识膨胀的力量。信息的不平等造就了当前这个时代的不平等,只有掌握了最新、最全的数据,才能在这个时代立足脚跟,快速前进。而网络,则是承载信息的天桥,伸手在信息的洪流中抓一把,逝去的会多于获得的,因此我们更加需要了解网络的结构和数据传输的协议、方式,以提供更高效的信息获取手段。然而,随着计算机的普及,网络已成为人们生活中不可或缺的工具,随之而来的非法入侵也不断加剧着计算机网络系统的安全问题。正是由于以太网中采用广播方式,因此,在某个广播域中可以监听到该域所有的信息包,利用一定是技术手段,还能向外拓展,侵入其他网络。网络监听是一种监视当前网络状态以及网络上数据传输的管理工具,它可以将计算机网卡设定成监听模式,从而获取该域网络上所传输的信息。对于网络管理员来说,网络监听技术可以用来查看、分析该域网络的性能和实时状态;对于入侵者来说,网络监听技术可以用来获得网络中传输的各种数据。为了保护网络信息的安全,必须采用网络监听技术进行反跟踪,时刻探明网络的安全现状,掌握先机,才能保证网络的信息安全。目前,市场上针对不同版本的操作系统,有不同版本的网络数据监听软件,如 Window9x 平台的 NetXray、Win2000/xp 平台下的 Sniffer Pro 以及 UNIX 平台 Netman 和 SunSniff 等等。其中要数翘楚的,有 NAI 公司推出的一款一流的网络管理和应用故障诊断分析软件 Sniffer。不论是在有线网络还是在无线网络中,它都能够帮助网络管理人员进行实时的网络监视、数据包捕获以及故障诊断分析。对于在实时快速的网络问题故障诊断中,基于该便携式软件的解决方案具备很高的性价比,它能够让用户获得强大的网络管理和应用故障诊断能力。说到 Sniffer 就不得不提 Wireshark 了,我校网络工程专业在本科三年级的网络协议学习中,就使用 WireShark 来帮助获取本机网络中的实时数据,以此学习分析TCP/IP 等协议。WireShark(前称 Ethereal)是一个免费开源的网络数据包分析软件。网络数据包分析软件的功能是截取网络数据包,并尽可能显示出最为详细的网络数据包数据。以上介绍的均是由单纯软件实现的网络嗅探器,其功能相对硬件嗅探器来说还是陕西科技大学毕业设计说明书 22较为简单。下面将罗列几款由硬件实现的网络嗅探器。硬件的网络嗅探器又称为网络分析仪(协议分析仪) 。目前,网络分析仪的技术已经非常的成熟,产品种类繁多。但各种产品的功能略有差异,有的专精于某种协议,有的“包罗万象” 。一般的情况下,大型的企业网络都会使用软硬件想结合的网络分析仪。如:1)安捷伦网络分析仪系统,2)Fluke Optiview 综合网络协议分析仪等。1.2 研究意义网络数据的传输、网络协议和网络结构对于计算机的使用者来说是透明的,它们非常重要但又十分复杂,需要初学者去好好了解和学习。然而,由于无法直观地获取到网络实时传输的数据,在课堂上学习到的都是相关的理论知识,对于学习者来说是无法具象化的,难以理解的。使用网络数据处理工具能解决这一问题,但是目前该领域的优秀工具使用起来步骤繁琐,在学习协议之前需要学习如何使用该工具,有着“先有鸡还是先有蛋”的矛盾,不适合网络协议的初学者使用。因此,本着开源的精神来做一款工具,帮助了解、学习网络数据的传输、网络协议和网络结构。本毕业设计软件是基于 OSI(Open System Interconnection)参考模型以及一些常用的网络协议,采用 C++语言,使用 MFC 库、WinPcap 库和 Visual studio 2012作为开发工具编写本软件。本系统操作界面简单大方,功能较为齐备。是一个简单实用的网络数据处理软件,本系统具有以下基本功能:本机网卡扫描/选择,混杂模式抓包,协议过滤,数据包分析,数据包导入导出,自制 ARP 包。本软件的目的重在抓取经过本机网卡的数据包,对其进行加工处理、分析展示,供初学者学习、参考。开源网络数据处理工具程序包的设计与实现 32 网络数据处理工具需求分析2.1 网络数据处理工具的需求分析对于网络数据的处理,大部分软件或系统是不会直接读写该数据包的每一位的,因为有了各大协议的存在,它们只需要建立在OSI七层模型中的应用层就足够了。通过协议的转换,软件或系统可以从整个数据包中只读取需要的相应字段,之后再进行相应的数据处理。因此,在这里要说的是很重要的一部分功能,即捕获数据包。业务需求:• 满足网络管理员对网络内流量的实时观察。• 满足学生对网络协议的学习和练习使用。• 扫描本机网卡和本网段内活跃主机信息。• 满足对网卡内流过的数据读写操作 。性能需求:• 网卡混杂式捕获不造成2G内存计算机宕机。• 文件磁盘IO操作不造成软件奔溃。• 任何操作不造成GUI交互无响应。• 并发不造成内存泄露等问题。• 程序流程合理,不会造成逻辑上的死循环。可靠、可用性需求:• 在规定的条件下,在规定的时间内,软件不引起系统失效的概率。• 在规定的时间周期内,在所述条件下程序执行所要求的功能的能力;2.2 网络数据处理工具的可行性分析在大部分传输介质上,网络信息的传输是有被截获、监听的可能性的。在网络上,实施监听最好的地方是在网关、路由器和防火墙一类的位置,因为这些位置是网络数据的汇聚节点,经常有大量的数据经过它们,但它们的防御措施也相应得做地更好。大多数黑客用来监听网络传输的地方是以太网中任何一台连网的主机上,因为这是监听最方便的地方,数量多、防御能力低。因此,本工具也打算从个人计算机入手,进行网络数据处理的第一步:网络监听。下面,将主要从经济可行性、技术可行性、运行可行性和操作可行性等方面进行分析本毕业设计。陕西科技大学毕业设计说明书 442.2.1 经济可行性开发该软件所需的相关资料可以通过文献资料和网络进行调查采集,所需的软件系统、硬件平台等都易于获得,无需特殊工具,开发成本低,简单易实现,从经济角度来看,开发该软件经济可行。2.2.2 技术可行性因为以太网是一种广播型的网络,且目前人们使用的因特网多是使用以太网技术来实现的,所以大多数网络数据的截获是可以在以太网上实现的,其中可以分为共享式以太网监听和交换式以太网监听。因此,从技术角度来说,以某一网络域中的计算机为节点,监听该域网络,这种方式是可行的。2.2.3 运行可行性运行性是对组织结构的影响。该软件界面简洁,操作十分简单,只需要相应的windows 系统和动态库(都是可以下载获得的)就可以运行起来,所以从运行角度上看,该软件是可行的。综上所述,该系统的开发从经济、技术、运行等方面完全可行。2.2.4 操作可行性分析开发所采用的工具是 Visual Studio 2012,开发出的应用程序在 windows 系统的计算机上,以窗口的方式展现,接收鼠标和键盘的输入,以显示器为输出,符合当代计算机使用者的使用习惯,方便人们对网络数据的监视和处理,简单易上手。所以此软件在操作上是可行的。
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