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基于Linux的网络协议学习系统设计与实现

作　者: 黄俊杰
导　师: 王建新
学　校: 中南大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: TCP/IP协议族 Qt Libpcap Libnet
分类号: TP391.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 19次
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内容摘要

随着计算机网络的教学和研究工作的进一步发展,人们对于网络协议进行分析和设计的需求日益强烈,同时网络协议是网络正常运行的关键所在,因此对于网络协议的分析研究显得至关重要。对于协议学习者来说,由于网络协议的抽象性且对上层用户完全透明,传统的教授方式或教材自学则很难让人深入理解协议的本质。针对这种现状,本文在对数据包处理技术研究分析的基础上,设计并实现了基于TCP／IP协议的网络协议学习系统。本系统选用了基于Linux+Qt的多线程开发模式,有效地提高了系统的响应速度。同时利用了基于Libpcap的数据包捕获技术与基于Libnet的数据包构造技术,实现对数据链路层、网络层、传输层以及应用层的协议数据包的捕获及构造并通过协议树与协议分析器对不同层的数据包进行管理与分析。协议分析器采用了插件技术,使系统具有了更好的可扩展性；同时系统还具有互助学习功能,使用者可以通过自己动手构造不同层协议的数据包并将之发送到网络中与其他学生一起进行研究分析,提高了网络协议学习的效果。此外,系统还提供了基于经典教材((TCP／IP详解》的协议自助学习帮助文档,方便学生随时查询。通过测试和实验结果分析可知,该系统能捕获真实的网络数据包并对相应协议进行准确的分析,直观地显示各层协议的详细信息；此外,还能构造不同协议的数据包用于交互式学习。本系统将理论知识与实际应用相结合,为使用者提供网络协议学习平台,在院校教学和自助学习中具有重要的现实意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-12
  1.1 开发背景  8-9
  1.2 系统开发目的及意义  9-10
  1.3 系统要求及总体规划  10
  1.4 论文的章节安排  10-12
第二章系统相关技术  12-23
  2.1 以太网技术  12-14
    2.1.1 OSI参考模型  12-13
    2.1.2 封装分用技术  13-14
  2.2 TCP/IP协议族  14-20
    2.2.1 物理层协议  15-16
    2.2.2 数据链路层协议  16-17
    2.2.3 网络层协议  17
    2.2.4 传输层协议  17-19
    2.2.5 应用层协议  19-20
  2.3 数据包分析处理技术  20-22
    2.3.1 网络数据包的捕获技术  20-21
    2.3.2 网络数据包的生成技术  21-22
  2.4 本章总结  22-23
第三章系统需求分析  23-27
  3.1 问题分析  23
  3.2 功能需求  23-25
    3.2.1 数据包捕获功能  23-24
    3.2.2 网络接口选择功能  24
    3.2.3 协议学习功能  24
    3.2.4 协议构造功能  24-25
    3.2.5 差错控制功能  25
    3.2.6 帮助功能  25
  3.3 性能与环境需求  25-26
    3.3.1 性能需求  25
    3.3.2 开发与运行环境  25-26
  3.4 本章小结  26-27
第四章系统关键技术与设计实现  27-46
  4.1 系统关键技术  27-32
    4.1.1 Linux操作系统  27-28
    4.1.2 QT  28-29
    4.1.3 Libpcap  29-31
    4.1.4 Libnet  31-32
  4.2 系统功能结构设计  32-34
  4.3 系统界面设计与实现  34
  4.4 视图模块  34-35
    4.4.1 界面结构设计  34-35
    4.4.2 信号槽机制  35
    4.4.3 多线程机制  35
  4.5 数据包捕获模块  35-36
    4.5.1 数据包捕获模块设计  36
    4.5.2 数据包捕获模块实现  36
  4.6 核心模块  36-43
    4.6.1 协议树  36-41
    4.6.2 协议分析器  41-42
    4.6.3 过滤器  42-43
  4.7 协议创建模块  43-44
    4.7.1 协议创建模块设计  43
    4.7.2 协议创建模块实现  43-44
  4.8 辅助模块  44-45
  4.9 本章小结  45-46
第五章系统测试和结果分析  46-61
  5.1 网络协议学习  46-54
    5.1.1 以太网协议  46-47
    5.1.2 ARP协议  47-48
    5.1.3 IP协议  48-49
    5.1.4 ICMP协议  49-50
    5.1.5 TCP协议  50-51
    5.1.6 UDP协议  51-52
    5.1.7 HTTP协议  52-54
  5.2 网络协议数据包构造  54-60
    5.2.1 ARP协议数据包构造  54-55
    5.2.2 IP协议数据包构造  55-56
    5.2.3 ICMP协议数据包构造  56-58
    5.2.4 TCP协议数据包构造  58-59
    5.2.5 UDP协议数据包构造  59-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章总结和展望  61-63
  6.1 总结  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读硕士研究生期间的科研成果  67

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