发送和接收TCP数据包.docx
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发送和接收TCP数据包
湖北工业大学
计算机网络课程设计
设计题目:
发送和接收TCP数据包
班级:
XXX
姓名:
xxx
学号:
XXX
指导老师:
XXX
发送和接受TCP数据包
1.设计题目与要求
1.1设计题目
发送和接收TCP数据包
1.2技术要求
本设计的功能是填充一个TCP数据包,并发送给目的主机。
1)以命令行形式运行:
SendTCPsource_ipsource_portdest_ipdest_port,其中SendTCP是程序名,source_ip为源端IP地址,source_port为源端口号,dest_ip为目的地址,dest_port为目的端口号。
2)其他的TCP头部参数请自行设定。
3)数据字段为“Thisismyhomeworkofnetwork,Iamhappy!
”。
4)成功发送后在屏幕上输出“sendOK”。
2.总的设计思想及系统平台、语言、工具等
2.1工作环境
软件:
MicrosoftVisualC++6.0;硬件:
PC机一台。
2.2设计思想
本课程设计的目标是发送一个TCP数据包,可以利用原始套接字来完成这个工作。
整个程序由初始化原始套接字和发送TCP数据包两个部分组成。
2.2.1创建一个原始套接字,并设置IP头选项
SOCKETsock;
sock=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP);
或者:
sock=WSASoccket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_IP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);
这里,我们设置了SOCK_RAW标志,表示我们声明的是一个原始套接字类型。
为使用发送接收超时设置,必须将标志位置位置为WSA_FLAG_OVERLAPPED。
在本课程设计中,发送TCP包时隐藏了自己的IP地址,因此我们要自己填充IP头,设置IP头操作选项。
其中flag设置为ture,并设定IP_HDRINCL选项,表明自己来构造IP头。
注意,如果设置IP_HDRINCL选项,那么必须具有administrator权限,要不就必须修改注册表:
HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Services\Afd\Parameter\
修改键:
DisableRawSecurity(类型为DWORD),把值修改为1。
如果没有,就添加。
BOOLFlag=TRUE;
setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char*)&Flag,sizeof(Flag));
inttimeout=1000;
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));
在这里我们使用基本套接字SOL_SOCKET,设置SO_SNDTIMEO表示使用发送超时设置,超时时间设置为1000ms。
2.2.2构造IP头和TCP头
这里,IP头和TCP头以及TCP伪部的构造请参考下面它们的数据结构。
2.2.3计算校验和的子函数
在填充数据包的过程中,需要调用计算校验和的函数checksum两次,分别用于校验IP头和TCP头部(加上伪头部),其实现代码如下:
USHORTchecksum(USHORT*buffer,intsize)
{
unsignedlongcksum=0;
while(size>1)
{
cksum+=*buffer++;
size-=sizeof(USHORT);
}
if(size)
{
cksum+=*(UCHAR*)buffer;
}
cksum=(cksum>>16)+(cksum&0xffff);
cksum+=(cksum>>16);
return(USHORT)(~cksum);
}
3.数据结构与模块说明(功能与流程图)
3.1数据结构
typedefstruct_iphdr//定义IP首部
{
UCHARh_lenver;//4位首部长度+4位IP版本号
UCHARtos;//8位服务类型TOS
USHORTtotal_len;//16位总长度(字节)
USHORTident;//16位标识
USHORTfrag_and_flags;//3位标志位
UCHARttl;//8位生存时间TTL
UCHARproto;//8位协议(TCP,UDP或其他)
USHORTchecksum;//16位IP首部校验和
ULONGsourceIP;//32位源IP地址
ULONGdestIP;//32位目的IP地址
}IP_HEADER;
typedefstructpsd_hdr//定义TCP伪首部
{
ULONGsaddr;//源地址
ULONGdaddr;//目的地址
UCHARmbz;//没用
UCHARptcl;//协议类型
USHORTtcpl;//TCP长度
}PSD_HEADER;
typedefstruct_tcphdr//定义TCP首部
{
USHORTth_sport;//16位源端口
USHORTth_dport;//16位目的端口
ULONGth_seq;//32位序列号
ULONGth_ack;//32位确认号
UCHARth_lenres;//4位首部长度/6位保留字
UCHARth_flag;//6位标志位
USHORTth_win;//16位窗口大小
USHORTth_sum;//16位校验和
USHORTth_urp;//16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;
4.源程序
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#pragmacomment(lib,"ws2_32.lib")
#defineIPVER4//IP协议预定
#defineMAX_BUFF_LEN65500//发送缓冲区最大值
typedefstructip_hdr//定义IP首部
{
UCHARh_verlen;//4位首部长度,4位IP版本号
UCHARtos;//8位服务类型TOS
USHORTtotal_len;//16位总长度(字节)
USHORTident;//16位标识
USHORTfrag_and_flags;//3位标志位
UCHARttl;//8位生存时间TTL
UCHARproto;//8位协议(TCP,UDP或其他)
USHORTchecksum;//16位IP首部校验和
ULONGsourceIP;//32位源IP地址
ULONGdestIP;//32位目的IP地址
}IP_HEADER;
typedefstructtsd_hdr//定义TCP伪首部
{
ULONGsaddr;//源地址
ULONGdaddr;//目的地址
UCHARmbz;//没用
UCHARptcl;//协议类型
USHORTtcpl;//TCP长度
}PSD_HEADER;
typedefstructtcp_hdr//定义TCP首部
{
USHORTth_sport;//16位源端口
USHORTth_dport;//16位目的端口
ULONGth_seq;//32位序列号
ULONGth_ack;//32位确认号
UCHARth_lenres;//4位首部长度/6位保留字
UCHARth_flag;//6位标志位
USHORTth_win;//16位窗口大小
USHORTth_sum;//16位校验和
USHORTth_urp;//16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;
//CheckSum:
计算校验和的子函数
USHORTchecksum(USHORT*buffer,intsize)
{
unsignedlongcksum=0;
while(size>1)
{
cksum+=*buffer++;
size-=sizeof(USHORT);
}
if(size)
{
cksum+=*(UCHAR*)buffer;
}
cksum=(cksum>>16)+(cksum&0xffff);
cksum+=(cksum>>16);
return(USHORT)(~cksum);
}
intmain(intargc,char*argv[])
{
WSADATAWSAData;
SOCKETsock;
IP_HEADERipHeader;
TCP_HEADERtcpHeader;
PSD_HEADERpsdHeader;
charSendto_Buff[MAX_BUFF_LEN];//发送缓冲区
unsignedshortcheck_Buff[MAX_BUFF_LEN];//检验和缓冲区
constchartcp_send_data[]="Thisismyhomeworkofnetwort,Iamhappy!
";
BOOLflag;
intrect,nTimeOver;
if(argc!
=5)
{
printf("Useage:
SendTcpsoruce_ipsource_portdest_ipdest_port\n");
returnfalse;
}
if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&WSAData)!
=0)
{
printf("WSAStartupError!
\n");
returnfalse;
}
if((sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW,NULL,0,
WSA_FLAG_OVERLAPPED))==INVALID_SOCKET)
{
printf("SocketSetupError!
\n");
returnfalse;
}
flag=true;
if(setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char*)&flag,sizeof(flag))==
SOCKET_ERROR)
{
printf("setsockoptIP_HDRINCLerror!
\n");
returnfalse;
}
nTimeOver=1000;
if(setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&nTimeOver,sizeof(nTimeOver))==SOCKET_ERROR)
{
printf("setsockoptSO_SNDTIMEOerror!
\n");
returnfalse;
}
//填充IP首部
ipHeader.h_verlen=(IPVER<<4|sizeof(ipHeader)/sizeof(unsignedlong));
ipHeader.tos=(UCHAR)0;
ipHeader.total_len=htons(sizeof(ipHeader)+sizeof(tcpHeader)+sizeof(tcp_send_data));
ipHeader.ident=0;//16位标识
ipHeader.frag_and_flags=0;//3位标志位
ipHeader.ttl=128;//8位生存时间
ipHeader.proto=IPPROTO_UDP;//协议类型
ipHeader.checksum=0;//检验和暂时为0
ipHeader.sourceIP=inet_addr(argv[1]);//32位源IP地址
ipHeader.destIP=inet_addr(argv[3]);//32位目的IP地址
//计算IP头部检验和
memset(check_Buff,0,MAX_BUFF_LEN);
memcpy(check_Buff,&ipHeader,sizeof(IP_HEADER));
ipHeader.checksum=checksum(check_Buff,sizeof(IP_HEADER));
//构造TCP伪首部
psdHeader.saddr=ipHeader.sourceIP;
psdHeader.daddr=ipHeader.destIP;
psdHeader.mbz=0;
psdHeader.ptcl=ipHeader.proto;
psdHeader.tcpl=htons(sizeof(TCP_HEADER)+sizeof(tcp_send_data));
//填充TCP首部
tcpHeader.th_dport=htons(atoi(argv[4]));//16位目的端口号
tcpHeader.th_sport=htons(atoi(argv[2]));//16位源端口号
tcpHeader.th_seq=0;//SYN序列号
tcpHeader.th_ack=0;//ACK序列号置为0
//TCP长度和保留位
tcpHeader.th_lenres=(sizeof(tcpHeader)/sizeof(unsignedlong)<<4|0);
tcpHeader.th_flag=2;//修改这里来实现不同的标志位探测,2是SYN,1是//FIN,16是ACK探测等等
tcpHeader.th_win=htons((unsignedshort)16384);//窗口大小
tcpHeader.th_urp=0;//偏移大小
tcpHeader.th_sum=0;//检验和暂时填为0
//计算TCP校验和
//memset(check_Buff,0,MAX_BUFF_LEN);
/*memcpy(check_Buff,&psdHeader,sizeof(psdHeader));
memcpy(check_Buff+sizeof(psdHeader),&tcpHeader,sizeof(tcpHeader));
memcpy(check_Buff+sizeof(PSD_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER),
tcp_send_data,sizeof(tcp_send_data));*/
tcpHeader.th_sum=checksum(check_Buff,sizeof(PSD_HEADER)+
sizeof(TCP_HEADER)+sizeof(tcp_send_data));
//填充发送缓冲区
/*memset(Sendto_Buff,0,MAX_BUFF_LEN);
memcpy(Sendto_Buff,&ipHeader,sizeof(IP_HEADER));
memcpy(Sendto_Buff+sizeof(IP_HEADER),&tcpHeader,
sizeof(TCP_HEADER));
memcpy(Sendto_Buff+sizeof(IP_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER),
tcp_send_data,sizeof(tcp_send_data));*/
intdatasize=sizeof(IP_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER)+
sizeof(tcp_send_data);
//发送数据报的目的地址
SOCKADDR_INdest;
memset(&dest,0,sizeof(dest));
dest.sin_family=AF_INET;
dest.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[3]);
dest.sin_port=htons(atoi(argv[4]));
rect=sendto(sock,Sendto_Buff,datasize,0,(structsockaddr*)&dest,sizeof(dest));
if(rect==SOCKET_ERROR)
{
printf("senderror!
:
%d\n",WSAGetLastError());
returnfalse;
}
else
printf("sendok!
\n");
closesocket(sock);
WSACleanup();
return1;
}
5.运行结果与运行情况
在MicrosoftVisualC++6.0下编写源程序,然后调试成功后运行,生成可执行文件123.exe。
因为该程序是带参数的,所以进入dos,并进入到该可执行文件的目录下后在命令提示行下输入:
sendtcp202.114.181.1202.114.181.2000,运行结果如下:
6.调试报告
6.1调试记录
第一、二天,主要是查阅资料,学习算法。
该期间重点了解了IP首部、TCP首部的结构,以及如何将它们和数据字段一起封装成数据包。
同时也掌握了计算校验和的算法,从而通过该算法分别计算出IP首部和TCP首部的校验和。
接着就是对网络编程接口socket套接字的学习,除了掌握它的初始化外,还对一些经常使用的高级套接字函数进行运用,例如WSAStartup()、WSASocket()、socket()、bind()、listen()、accept()、connect()、sendto()、send()等。
当然根据课程设计的要求,有很多函数并不需要用到。
第三、四天,主要是编程实现,调试源程序,不断发现问题并修改。
调试过程中没有出现重大的语法错误,主要是运行的结果不理想,和预期的结果有差距。
经分析,影响运行结果的主要因素是实现数据包发送的代码部分,相对而言,填充数据包的部分是不容易出错的,因为它是按照规定的格式自定义填充的,只要耐心一点都不会出错。
至于数据包的发送,由于是利用函数sendto()来实现的,最初运行程序时出现了这个错误:
senderror!
10004。
查阅资料得知该错误的信息:
case10004:
error="Interruptedsystemcall中断的系统呼叫";break;。
起初甚至怀疑windowsXP系统下不能正常调用sendto(),并向这个方向尝试了很多修改,问题依然没有得到解决。
最后尝试性的将sendto()中的参数datasize修改位一个很小的具体的值是得到“sendok!
”的运行结果,而只要超过一定值就依然出现以前的问题。
这时我回到源程序中检查发现在自定义IP首部中将协议类型定义TCP(Header.proto=IPPROTO_TCP;),而sendto()是面向UDP的,将协议类型修改为UDP(Header.proto=IPPROTO_UDP;)
后,调试运行成功,问题得到解决。
6.2自我评析和总结
这次的课程设计让我学到了很多东西。
我最大的收获是学会了TCP数据包的填充和发送。
在对TCP数据包进行填充时,首先需要我们去充分了解它的数据结构,在这个过程中可以了解相应字节上应该存放的内容和它们的功能。
在实现TCP数据包的发送中,我第一次深深接触了网络编程接口socket套接字的相关知识,虽然本次的课程设计只用到了其中一小部分知识,但这并不会影响到我对这方面知识的全面了解。
总之这次的课程设计,让我对网络中的数据收发有了一定的了解,并激发了我对计算机网络的浓厚兴趣。
7.参考文献
(1)谢希仁编著,《计算机网络》,电子工业出版社,2003年。
(2)周明天、汪文勇编著,“TCP/IP网络原理与技术”,清华大学出版社,1993年。
(3)上网查询相关资料。
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- 关 键 词:
- 发送 接收 TCP 数据包