网络协议仿真方法及软件实现关键技术的研究

论文摘要

随着因特网技术的迅猛发展,新兴技术不断出现,给人类的学习生活、休闲娱乐带来了翻天覆地的变化,特别是计算机网络进入教育领域,对教育产生了深远的影响。在教学观念的现代化、教学内容的现代化、教学手段的现代化方面功不可没。网络协议作为网络中传递、管理信息的一些规范,要实现网络中不同主机间的通信,必须有网络协议的支持。我们研究“网络协议仿真”的目的在于:(1)从最底层研究网络协议的传输过程及本质;(2)促进现行的高校网络实验教学方法的改革和网络实验教学体系的完善。这样就改变了以往学生只能通过教师单方面的讲解去学习和理解计算机网络知识的教学模式,使网络传送的数据清晰可见,可以简单快捷的编辑网络协议,使学生对抽象的计算机网络知识有了直观生动的认识和理解,真正从理论和实践两方面提高学生的网络知识能力,培养了学生处理和解决问题的能力,动手设计的能力,充分调动了学生的学习积极性。本文结合一个实际的应用课题,讨论基于WinPcap技术的网络协议软件仿真的设计与实现。论文首先介绍了以太网及TCP/IP网络体系结构,几种常见的计算机网络协议数据报格式以及基于WINPCAP的开发包函数。在此基础上,对实现网络协议软件仿真进行了需求分析,比较了LibPcap技术与WinPcap技术的异同。论文着重讨论了要实现网络协议软件仿真所要采用的一些关键技术,如基于WinPcap技术的数据包的捕获、分析和组包方法,Socket类型的分析与选择及网络协议软件仿真中的人机交互问题等。论文的最后通过对网络协??真特点的分析,对网络协议仿真模型进行了设计,给出了网络协议仿真中最重要的部分网络协议帧编辑器的设计方案,并对模型的具体实现进行了尝试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 研究基础
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 网络协议及WINPCAP 的网络工具方法
• 2.1 以太网与TCP/IP 体系结构
• 2.1.1 TCP/IP 网络体系结构
• 2.1.2 TCP/IP 与以太网
• 2.2 几种常见网络协议数据报格式
• 2.2.1 UDP 数据报格式
• 2.2.2 TCP 数据报格式
• 2.2.3 IP 数据报格式
• 2.2.4 MAC 子层帧格式
• 2.3 WINPCAP 开发包介绍
• 2.3.1 WinPcap 整体结构
• 2.3.2 利用WinPcap 实现监听程序的优点
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于 WINPCAP 网络协议仿真方法与关键技术分析
• 3.1 LIBPCAP 数据包的捕获技术
• 3.1.1 包捕获机制
• 3.1.2 主要接口函数
• 3.1.3 数据包过滤机制
• 3.1.4 LibPcap 与WinPcap 的关系与区别
• 3.2 基于WINPCAP 技术的数据包的捕获、分析和组包方法
• 3.2.1 网络监听的实现方法
• 3.2.2 WinPcap 下实现数据包捕获的方法
• 3.2.3 WinPcap 主要数据结构及API
• 3.2.4 WinPcap 组包的实现方法
• 3.3 SOCKET 类型的分析与选择
• 3.3.1 Socket 编程的基本方法
• 3.3.2 套接字类型的分析与选择
• 3.4 网络协议软件仿真中的人机交互问题
• 3.5 本章小结
• 第4章 一种基于软件方法的网络协议仿真平台的实现
• 4.1 网络协议仿真模型的设计
• 4.1.1 网络协议仿真的特点分析
• 4.1.2 面向协议的网络仿真模型的设计
• 4.1.3 协议帧编辑器设计方案
• 4.2 网络协议仿真模型的实现
• 4.2.1 面向协议的网络仿真系统的实现
• 4.2.2 网络协议帧编辑器的主框架的实现
• 4.2.3 单帧编辑的实现
• 4.2.4 多帧编辑的实现
• 4.2.5 显示存活主机
• 4.2.6 显示帧内容
• 4.2.7 添加的菜单及其响应
• 4.3 几个重要的仿真函数
• 4.4 本章小结
• 第5章 调试与结果
• 5.1 软件调试
• 5.2 与网络环境联调
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的论文及成果
• 附录B 部分源程序