计算机网络课程规划设计实验报告.doc

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1、#+中南大学课程设计报告课程：计算机网络课程设计 题目：基于Winpcap的网络流量统计分析指导教师：张伟目录第1章 总体设计 1、 实体类设计 -P32、 功能类设计 -P33、 界面设计 -P3第2章 详细设计 1、 实体类实现 -P42、 功能类实现 -P43、 界面实现 -P5第3章 源代码清单及说明 一、CaptureUtil.java -P7 二、MyPcapPacketHandler.java -P9 三、PacketMatch.java -P9 四、Windows.java -P13第4章 运行结果 -P19第五章 心得体会 -P21第1章 总体设计1、 实体类设计TCP、UP

2、D、ICMP、ARP、广播数据包五个包的数据结构设计2、 功能类设计（1） 网卡获取（2） 包的抓捕（3） 包的处理3、 界面设计（1） 布局（2） 按钮功能连接第2章 第二章 详细设计一、实体类实现TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五个包的数据结构设计。本程序采用Java编写，基于win10pcap。Win10pcap是winpcap在win10系统上的适用版本。Java对于winpcap使用jnetpcap进行支持。对于TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五种类型的包，在jnetpcap的jar包中大部分已经封装好了相关的实体类型。对应如下：ARP 实体类：work.Ar

3、p;UPD 实体类：work.Icmp;IP 实体类：work.Ip4;TCP 实体类：org.jnetpcap.protocol.tcpip.Tcp;UDP 实体类：org.jnetpcap.protocol.tcpip.Udp; 而对于其中的广播数据包，其判断我利用捕获到的IP包的目的地址进行判断，若其目的地址为255.255.255.255，则认为其为广播数据包。2、 功能类实现（1）网卡获取电脑上的包的发送与接受都得通过网卡来进行，所以为了完成局域网数据包的捕获和统计，我首先要做的是获取到电脑上的网卡列表，然后选择一个网卡进行包的捕获。而相关代码在jnetpcap的官网的示例代码1中可

4、以找到，从中可以学习到的是jnetpcap的各种使用方法。在我电脑上可以捕获到三个网卡，一个是本机自身的物理网卡，另外两个是虚拟机模拟出的虚拟网卡。（2） 包的抓捕Jnetpcap中包的抓捕也是有着固定的格式的，这在官网的示例代码中也是可以找到的，只要设置好相关的参数，就可以进行抓捕具体方法如下，利用Pcap对象的loop方法。就是实例化一个Pcap对象，然后调用其loop方法。第一个参数arg0 代表循环次数，第二个参数就是传入一个PcapPaketHandler或其子类的对象，这个对象类型是要由我们自己编写的对包处理的方法。（3） 包的处理在这里对捕获的包的处理我是编写了一个PcapPac

5、ketHandler的子类，然后重写了nextPacket()方法。在这个方法里我把捕获到的包当作参数传递个具体的处理方法packetMatch.handlePacket(packet)。packetMatch.handlePacket(packet)方法是由我自己编写的。handlePacket是packetMatch的一个静态方法，可以直接调用。在这个方法里面，它会把捕获到的包的包头和TCP、UPD、ICMP、ARP、广播数据包五种类型的包的包头进行一一比较，以确认是否抓到了了相对应的包。这儿还用到的就是jnetpcap的内部的一个方法，就是packet.hasHeader(arg0)，通

6、过在arg0传入已在jnetpcap里封装好的包的类型的实例，可以很好的判断该包是属于什么包类型的，是TCP、UPD、ICMP、ARP还是广播数据包。然后内部对于各种包的信息的输出也有很好的支持，可以直接使用相应的toString方法，就可以输出各种相关信息。（4） 网络流量统计对于各个捕获到的包，分别针对各种类型的包设计了一个Double变量用于统计其传送过来相应包头的大小，并在停止抓包后将统计的数据输出在最下方的TextArea里面。3、 界面实现本程序在设计GUI时使用了Java的一个很好的插件WindowBuilder。（1）布局一开始使用Border Layout布局，安排好各个按钮

7、位置，文本框位置。后来采用Absolute layout，并将窗口大小固定化。在布局的最上方是一个JToolBar的实例对象，其中放置有选择网卡、开始抓包、停止抓包、清空记录等四个选项，中间是两个带滚动条的多行文本框，左边的用于显示捕获的包的列表，右边用于显示左边的我们选中的包的具体信息。最下方会在停止抓包按钮生效后输出总的抓包情况。（2） 按钮功能连接在布局的最上方是一个JToolBar的实例对象，其中放置有选择网卡、开始抓包、停止抓包、清空记录等四个选项，其中选择网卡的功能具体由JComboBox（多文本选择框）上的选项决定，这个多文本选择框监听着 网卡获取的方法，它会从该方法获得一个网卡

8、列表，然后将其文本输出。开始抓包的方法所对应的事件是抓包的事件，并且该抓包事件是个并发的进程。因为如果不将其设置为并发进程，其会使其它事件一直阻塞，甚至连停止抓包都做不到。停止抓包的事件其实是改变了开始抓包中的一个标志位，让其为假。该标志为为真，抓包程序会一直进行，该标志为为假，抓包停止。下方两个文本框，左边的文本框监听的是开始抓包这个事件，当这个事件开始，这个事件会向文本框传输捕获到的包的列表，然后让其显示。而右边的文本框监听的是左边文本框我们选中的内容的相应事件。因为对于我们捕获到的包我进行了编号，当我们在左边的文本框选中了一个包之后，左边的文本框对应的包的序号会被右边的文本框获取，用于在

9、一个列表中根据序号查找到相对应的包的详细内容，然后将其输出。统计功能的实现是在每个包的具体处理时，在处理包的方法类中已经有定义好几个静态变量用于计数，每个包具体处理时，将相对应的包类型数量加一即可。还定义了其它的变量用于统计流量大小，也是在每个包具体处理时，将相对应的包的大小加到相对应的静态变量上即可。第3章 源代码清单及说明CaptureUtil.java/该类负责网卡列表的获取、包的捕获、抓包程序的停止package util;import java.util.ArrayList;import javax.swing.JOptionPane;import org.jnetpcap.Pcap

10、;import org.jnetpcap.PcapIf;import entity.Windows;public class CaptureUtil extends Threadprivate static boolean flag=true;public static int number=2;private static StringBuilder errbuf = new StringBuilder(); / 用于存储任何错误信息/此方法用于获取设备上的网卡设施public static ArrayList CaptureNet()CaptureUtil.flag=false;/下面有部

11、分代码来自jnetpcap官网的实例ArrayList alldevs = new ArrayList(); / 用于存储搜索到的网卡 /取得设备列表 int r = Pcap.findAllDevs(alldevs, errbuf); if (r = Pcap.NOT_OK | alldevs.isEmpty() JOptionPane.showMessageDialog(null,errbuf.toString(),错误,JOptionPane.ERROR_MESSAGE); return null; return alldevs;/此方法用于选取网卡并捕获包public static v

12、oid CapturePacket(ArrayList alldevs)CaptureUtil.flag=true;PcapIf device = alldevs.get(number); /*System.out.printf(nChoosing %s on your behalf:n, device .getDescription();*/ /打开选中的设备 int snaplen = Pcap.DEFAULT_SNAPLEN;/ 默认长度为65535 int flags = Pcap.MODE_PROMISCUOUS; / 混杂模式,扑获所有类型的包 int timeout = 10 *

13、 1000; / 10 seconds in millis Pcap pcap = Pcap.openLive(device.getName(), snaplen, flags, timeout, errbuf); if (pcap = null) JOptionPane.showMessageDialog(null,errbuf.toString(),错误,JOptionPane.ERROR_MESSAGE); return; PacketMatch packetMatch = PacketMatch.getInstance(); MyPcapPacketHandler myhandler

14、= new MyPcapPacketHandler(); while(CaptureUtil.flag) pcap.loop(1, myhandler, /njnetpcap); pcap.close(); public void run()CaptureUtil.CapturePacket(CaptureUtil.CaptureNet();public static void StopCapturePacket()CaptureUtil.flag=false;public static void ClearPacket()PacketMatch.numberOfPacket=0;Packet

15、Match.hm.clear();Windows.lItems.clear();PacketMatch.numberOfArp=0;PacketMatch.numberOfTcp=0;PacketMatch.numberOfUdp=0;PacketMatch.numberOfIcmp=0;PacketMatch.numberOfWideSpread=0;MyPcapPacketHandler.java/该类是PcapPacketHandler的子类，重写了nextPacket方法package util;import org.jnetpcap.packet.PcapPacket;import

16、org.jnetpcap.packet.PcapPacketHandler;public class MyPcapPacketHandler implements PcapPacketHandler Overridepublic void nextPacket(PcapPacket packet, Object arg1) PacketMatch packetMatch = PacketMatch.getInstance(); packetMatch.handlePacket(packet); PacketMatch.java/该类是包处理package util;import java.ut

17、il.HashMap;import org.jnetpcap.packet.PcapPacket;import work.Arp;import work.Icmp;import work.Ip4;import org.jnetpcap.protocol.tcpip.Tcp;import org.jnetpcap.protocol.tcpip.Udp;import entity.Windows;public class PacketMatch public static HashMap hm=new HashMap();public static int numberOfPacket=0; pr

18、ivate static PacketMatch pm; private Icmp icmp = new Icmp(); private Tcp tcp = new Tcp(); private Udp udp = new Udp(); private Arp arp= new Arp(); private Ip4 ip4=new Ip4(); public static double totalOfIcmp=0; public static double totalOfTcp=0; public static double totalOfUdp=0; public static double

19、 totalOfArp=0; public static double totalOfSpread=0; public static double totalOfIp=0; public static int numberOfWideSpread=0; public static int numberOfUdp=0; public static int numberOfTcp=0; public static int numberOfIcmp=0; public static int numberOfArp=0; public static PacketMatch getInstance()

20、if (pm = null) pm = new PacketMatch(); return pm; public void handlePacket(PcapPacket packet) /以下四个包都已可以正确捕获PacketMatch.totalOfIp+=packet.getTotalSize()/(1024.0*1024.0);if (packet.hasHeader(icmp) handleIcmp(packet); if (packet.hasHeader(arp) handleArp(packet); if (packet.hasHeader(tcp) handleTcp(pac

21、ket); if (packet.hasHeader(udp) handleUdp(packet); /广播数据包的捕获if (packet.hasHeader(ip4) handleIp4(packet);/*以下为实验IP地址的获取 packet.getHeader(ip4); System.out.println(ip4.toString(); byte destinations=new byte4; ip4.destinationToByteArray(destinations); byte sources=new byte4; ip4.sourceToByteArray(source

22、s); System.out.println(ip4 destination:+destinations); System.out.println(ip4 resource:+sources); System.out.println(ip4 destination:+ip4.destinationToInt(); System.out.println(ip4 resource:+ip4.sourceToInt(); System.out.println(ip4 destination:+PacketMatch.intToIp(ip4.destinationToInt(); System.out

23、.println(ip4 resource:+PacketMatch.intToIp(ip4.sourceToInt(); */ private void handleIp4(PcapPacket packet) packet.getHeader(ip4);if(PacketMatch.intToIp(ip4.destinationToInt().equals(255.255.255.255)/这是一个广播数据包System.out.println(收到一个广播数据包);Windows.lItems.add(numberOfPacket, 广播数据包);hm.put(numberOfPacke

24、t, 这是一个广播数据包!);numberOfWideSpread+;totalOfSpread+=ip4.getLength()/1024.0;numberOfPacket+;private void handleUdp(PcapPacket packet) packet.getHeader(udp); System.out.println(udp来源端口+udp.toString();hm.put(numberOfPacket, udp.toString();Windows.lItems.add(numberOfPacket, udp);numberOfUdp+;totalOfUdp+=u

25、dp.getLength()/1024.0;numberOfPacket+;private void handleTcp(PcapPacket packet) packet.getHeader(tcp); System.out.println(tcp.toString(); hm.put(numberOfPacket, tcp.toString(); Windows.lItems.add(numberOfPacket, tcp); numberOfTcp+; totalOfTcp+=tcp.getLength()/1024.0; numberOfPacket+; private void ha

26、ndleIcmp(PcapPacket packet) packet.getHeader(icmp); System.out.println(icmp:+icmp.toString();hm.put(numberOfPacket, icmp.toString();Windows.lItems.add(numberOfPacket, icmp);numberOfIcmp+;totalOfIcmp+=icmp.getLength()/1024.0;numberOfPacket+;private void handleArp(PcapPacket packet) packet.getHeader(a

27、rp);System.out.println(arp:+arp.toString();hm.put(numberOfPacket, arp.toString();Windows.lItems.add(numberOfPacket, arp);numberOfArp+;totalOfArp+=arp.getLength()/1024.0;numberOfPacket+; /以下函数将Int类型转化为Ip地址public static String intToIp(int ipInt)return new StringBuilder().append(ipInt24)&0xff).append(.

28、).append(ipInt16)&0xff).append(.).append(ipInt8)&0xff).append(.).append(ipInt&0xff).toString();Windows.java/该类是GUI界面设计package entity;import java.awt.Color;import java.awt.EventQueue;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.awt.event.ItemEvent;import java.awt

29、.event.ItemListener;import java.util.ArrayList;import javax.swing.AbstractAction;import javax.swing.Action;import javax.swing.BorderFactory;import javax.swing.DefaultListModel;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JComboBox;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JList;import javax.swin

30、g.JPanel;import javax.swing.JScrollPane;import javax.swing.JTextArea;import javax.swing.JToolBar;import javax.swing.border.Border;import javax.swing.border.EmptyBorder;import javax.swing.event.ListSelectionEvent;import javax.swing.event.ListSelectionListener;import org.jnetpcap.PcapIf;import util.Ca

31、ptureUtil;import util.PacketMatch;public class Windows extends JFrame private JPanel contentPane;private final Action action = new SwingAction();private final Action action_1 = new SwingAction_1();private final Action action_2 = new SwingAction_2();public static DefaultListModel lItems=new DefaultLi

32、stModel();private JList list = new JList(lItems);private final Action action_3 = new SwingAction_3();private JScrollPane jsp1=new JScrollPane(list);private JTextArea textArea = new JTextArea();private JScrollPane jsp2=new JScrollPane(textArea);private JTextArea textArea_1 = new JTextArea();/* * Laun

33、ch the application. */public static void main(String args) EventQueue.invokeLater(new Runnable() public void run() try Windows frame = new Windows();frame.setVisible(true); catch (Exception e) e.printStackTrace(););/* * Create the frame. */public Windows() setTitle(u6293u5305);setDefaultCloseOperati

34、on(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);setBounds(100, 100, 692, 477);contentPane = new JPanel();contentPane.setBorder(new EmptyBorder(5, 5, 5, 5);setContentPane(contentPane);contentPane.setLayout(null);this.setResizable(false);JToolBar toolBar = new JToolBar();toolBar.setBounds(5, 5, 666, 23);contentPane.add(tool

35、Bar);JButton button = new JButton(u9009u62E9u7F51u5361);toolBar.add(button);final JComboBox comboBox = new JComboBox();comboBox.addActionListener(new ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) String net=(String)comboBox.getSelectedItem();ArrayList alldevs=CaptureUtil.CaptureNet();i

36、nt i=0;System.out.println(net);for (PcapIf device : alldevs) if(net.equals(device.getDescription()CaptureUtil.number=i;System.out.println(CaptureUtil.number+:+device.getDescription();CaptureUtil.StopCapturePacket();i+; );comboBox.addItemListener(new ItemListener() public void itemStateChanged(ItemEv

37、ent arg0) );toolBar.add(comboBox);JButton button_1 = new JButton(u5F00u59CBu6293u5305);button_1.setAction(action_1);toolBar.add(button_1);JButton button_2 = new JButton(停止抓包);button_2.setAction(action_2);button_2.addActionListener(new ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent arg0) );

38、toolBar.add(button_2);JButton button_3 = new JButton(u6E05u7A7Au8BB0u5F55);button_3.addActionListener(new ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) );button_3.setAction(action_3);toolBar.add(button_3);Border brd=BorderFactory.createMatteBorder(1, 1, 2, 2, Color.black);list.setBorde

39、r(brd);list.addListSelectionListener(new ListSelectionListener()public void valueChanged(ListSelectionEvent arg0) / TODO Auto-generated method stubtextArea.setText();textArea.append(String)PacketMatch.hm.get(list.getSelectedIndex();/以下两行用于检测/System.out.println(list.getSelectedIndex();/System.out.println(String)PacketMatch.hm.get(list.getSelectedIndex(););jsp1.setBounds(5, 28, 258, 343);contentPane.add(jsp1);