计算机网络课程设计实验报告.docx

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计算机网络课程设计实验报告

计算机网络课程设计实验报告

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

第1章总体设计

1、实体类设计--------P3

2、功能类设计--------P3

3、界面设计--------P3

第2章详细设计

1、实体类实现--------P4

2、功能类实现--------P4

3、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、UPD、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.Arp;

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PcapPacketHandler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BorderLayout布局，安排好各个按钮位置，文本框位置。

后来采用Absolutelayout，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

packageutil;

importjava.util.ArrayList;

importjavax.swing.JOptionPane;

importorg.jnetpcap.Pcap;

importorg.jnetpcap.PcapIf;

importentity.Windows;

publicclassCaptureUtilextendsThread{

privatestaticbooleanflag=true;

publicstaticintnumber=2;

privatestaticStringBuildererrbuf=newStringBuilder（）;//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

publicstaticArrayListCaptureNet（）{

CaptureUtil.flag=false;

//下面有部分代码来自jnetpcap官网的实例

ArrayListalldevs=newArrayList（）;//用于存储搜索到的网卡

//取得设备列表

intr=Pcap.findAllDevs（alldevs,errbuf）;

if（r==Pcap.NOT_OK||alldevs.isEmpty（））{

JOptionPane.showMessageDialog（null,errbuf.toString（）,"错误",JOptionPane.ERROR_MESSAGE）;

returnnull;

}

returnalldevs;

}

//此方法用于选取网卡并捕获包

publicstaticvoidCapturePacket（ArrayListalldevs）{

CaptureUtil.flag=true;

PcapIfdevice=alldevs.get（number）;

/*System.out.printf（"\nChoosing'%s'onyourbehalf:

\n",device

.getDescription（））;*/

//打开选中的设备

intsnaplen=Pcap.DEFAULT_SNAPLEN;//默认长度为65535

intflags=Pcap.MODE_PROMISCUOUS;//混杂模式,扑获所有类型的包

inttimeout=10*1000;//10secondsinmillis

Pcappcap=Pcap.openLive（device.getName（）,snaplen,flags,timeout,errbuf）;

if（pcap==null）{

JOptionPane.showMessageDialog（null,errbuf.toString（）,"错误",JOptionPane.ERROR_MESSAGE）;

return;

}

PacketMatchpacketMatch=PacketMatch.getInstance（）;

MyPcapPacketHandler