TCP数据包的发送和接收设计报告.doc

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工业大学
课 程 设 计 报 告

设计题目：TCP数据包的发送和接收

专 业：计算机科学与技术

班 级：10计科2班

学 号：1010311211

姓 名：吕红杰

指导教师：涂军

一．设计题目
发送和接收TCP数据包
二．设计要求
1．正确理解题意；
2．具有良好的编程规和适当的注释；
3．有详细的文档，文档中应包括设计题目涉及的根底知识、设计思路、程序流程图、程序清单、开发中遇到的问题及解决方法、设计中待解决的问题及改良方向。
三．需求分析
TCP是一种面向连接的、可靠的传输层协议。TCP协议工作在网络层IP协议的根底上。本课程设计的目的是设计一个发送和接收TCP数据包的程序，其功能是填充一个TCP数据包，发送给目的主机，并在目的主机接收此TCP数据包，将数据字段显示显示在标准输出上。
四．具体设计
1.创立一个原始套接字，并设置IP头选项
SOCKET sock;
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，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，说明自己来构造IP头。
setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&Flag, sizeof(Flag));
int timeout=1000；
setsockopt(sock, SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout));
在这里我们使用根本套接字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.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构造。
typedef struct _iphdr //定义IP首部
{
UCHAR h_lenver; //4位首部长度+4位IP版本号
UCHAR tos; //8位效劳类型TOS
USHORT total_len; //16位总长度〔字节〕
USHORT ident; //16位标识
USHORT frag_and_flags; //3位标志位
UCHAR ttl; //8位生存时间 TTL
UCHAR proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他)
USHORT checksum; //16位IP首部校验和
ULONG sourceIP; //32位源IP地址
ULONG destIP; //32位目的IP地址
}IP_HEADER;
typedef struct psd_hdr //定义TCP伪首部
{
ULONG saddr; //源地址
ULONG daddr; //目的地址
UCHAR mbz; //没用UCHAR ptcl; //协议类型
USHORT tcpl; //TCP长度
}PSD_HEADER;
typedef struct _tcphdr //定义TCP首部
{
USHORT th_sport; //16位源端口
USHORT th_dport; //16位目的端口
ULONG th_seq; //32位序列号
ULONG th_ack;//32位确认号
UCHAR th_lenres;//4位首部长度/6位保存字
UCHAR th_flag;//6位标志位
USHORT th_win; //16位窗口大小
USHORT th_sum; //16位校验和
USHORT th_urp; //16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;
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：
USHORT checksum(USHORT *buffer, int size)
{
unsigned long cksum=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);
}
4.流程图

五．实验容
1.先用vc++编译运行程序代码
2.用命令指示符运行Debug下的sendTCP

3.输入源ip和端口及目的ip和端口

4.输入发送容

5.发送完成

六．附代码
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <time.h>
#include <windows.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream.h>
#pragma ment(lib,"ws2_32.lib")

#define IPVER 4 //IP协议预定
#define MAX_BUFF_LEN 65500 //发送缓冲区最大值

typedef struct ip_hdr //定义IP首部
{
UCHAR h_verlen; //4位首部长度,4位IP版本号
UCHAR tos; //8位效劳类型TOS
USHORT total_len; //16位总长度〔字节〕
USHORT ident; //16位标识
USHORT frag_and_flags; //3位标志位
UCHAR ttl; //8位生存时间 TTL
UCHAR proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他)
USHORT checksum; //16位IP首部校验和
ULONG sourceIP; //32位源IP地址
ULONG destIP; //32位目的IP地址
}IP_HEADER;

typedef struct tsd_hdr //定义TCP伪首部
{
ULONG saddr; //源地址
ULONG daddr; //目的地址
UCHAR mbz; //没用
UCHAR ptcl; //协议类型
USHORT tcpl; //TCP长度
}PSD_HEADER;

typedef struct tcp_hdr //定义TCP首部
{
USHORT th_sport; //16位源端口
USHORT th_dport; //16位目的端口
ULONG th_seq; //32位序列号
ULONG th_ack; //32位确认号
UCHAR th_lenres; //4位首部长度/6位保存字
UCHAR th_flag; //6位标志位
USHORT th_win; //16位窗口大小
USHORT th_sum; //16位校验和
USHORT th_urp; //16位紧急数据偏移量
}TCP_HEADER;

//CheckSum:计算校验和的子函数
USHORT checksum(USHORT *buffer, int size)
{
unsigned long cksum=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);
}

int ReadData(char *str,int maxlen)
{
int readlen=0;
char ch=NULL;
if(str==NULL||maxlen<=0)
{
printf("ReadData Error!!!\n");
return 0;//failed
}
printf("Input Data(End By Ctrl+Z): \n");
while(maxlen)
{
ch=getchar();
if(ch==EOF) break;
str[readlen++]=ch;
maxlen--;
}
str[readlen]=NULL;
return readlen;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
WSADATA WSAData;
SOCKET sock;

IP_HEADER ipHeader;
TCP_HEADER tcpHeader;
PSD_HEADER psdHeader;

char Sendto_Buff[MAX_BUFF_LEN]; //发送缓冲区
unsigned short check_Buff[MAX_BUFF_LEN]; //检验和缓冲区
char tcp_send_data[1000];
int read_data_len=0;

BOOL flag;
int rect,nTimeOver;
if(argc!= 5)
{
printf("Usage: SendTcp soruce_ip source_port dest_ip dest_port \n");
return false;
}

read_data_len=ReadData(tcp_send_data,1000);
if(read_data_len<=0) return 1;

if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &WSAData)!=0)
{
printf("WSAStartup Error!\n");
return false;
}
if((sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW,NULL,0,
WSA_FLAG_OVERLAPPED))==INVALID_SOCKET)
{
printf("Socket Setup Error!\n");
return false;
}
flag=true;
if(setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,
(char*)&flag,sizeof(flag))==SOCKET_ERROR)
{
printf("setsockopt IP_HDRINCL error!\n");
return false;
}
nTimeOver=1000;
if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO,
(char*)&nTimeOver, sizeof(nTimeOver))==SOCKET_ERROR)
{
printf("setsockopt SO_SNDTIMEO error!\n");
return false;
}

//填充IP首部
ipHeader.h_verlen=(IPVER<<4 | sizeof(ipHeader)/sizeof(unsigned long));
ipHeader.tos=(UCHAR)0;
ipHeader.total_len=htons((unsigned short)sizeof(ipHeader)+sizeof(tcpHeader)+read_data_len);
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_TCP; //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)+read_data_len);

//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长度和保存位
tcpHeader.th_lenres=(sizeof(tcpHeader)/sizeof(unsigned long)<<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((unsigned short)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,read_data_len);
tcpHeader.th_sum=checksum(check_Buff,sizeof(PSD_HEADER)+
sizeof(TCP_HEADER)+read_data_len);

//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,read_data_len);
int datasize=sizeof(IP_HEADER)+sizeof(TCP_HEADER)+read_data_len;
//发送数据报的目的地址
SOCKADDR_IN dest;
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,
(struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest));
if (rect==SOCKET_ERROR)
{
printf("send error!:%d\n",WSAGetLastError());
return false;
}
else
printf("\nsend ok!\n");

closesocket(sock);
WSACleanup();
return 1;
}

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