计算机网络原理实验3《IP数据包捕获及数据分析》

约定不等于承诺〃 2021-11-11 07:04 397阅读 0赞

#### 实验3《IP数据包捕获及数据分析》 ####

##### 一、实验目的 #####

JPCAP是一个能够捕获、发送网络数据包的java类库包。这个包用到了Winpcap/Libpcap和原始套接字API，目前，JPCAP在FreeBSD 3.x、Linux RedHat 6.1、Solaris 和Microsoft Windows 2000/XP系统上已经做过测试，并且支持Ethernet, IPv4, IPv6, ARP/RARP, TCP, UDP, ICMPv4协议。JPCAP是由在美国加利福尼亚大学Irvine分校(UCI)攻读博士学位的日本人Keita Fujiiy研制发布的，其主页为http://netresearch.ics.uci.edu/kfujii/ 。  
  JAVA语言虽然在TCP/UDP传输方面给予了良好的定义，但对于网络层以下的控制，却是无能为力的。JPCAP扩展包弥补了这一点。JPCAP实际上并非一个真正去实现对数据链路层的控制，而是一个中间件，JPCAP调用Winpcap/Libpcap，给JAVA语言提供一个公共的接口，从而实现了平台无关性，并能够捕获、发送网络数据包。  
  通过本次实验熟悉使用JPCAP捕获数据包，并从捕获的数据了解ip数据包包含的信息。

##### 二、实验内容 #####

1.  使用Keita Fujiiy编写的基于JPCAP 的JPCAPDumper软件捕获网络数据，了解JPCAP能实现的功能。JPCAPDumper为英文程序，可参考反编译和汉化后的程序数据包捕获器，功能一致；
2.  熟悉JPCAP API的常用类（ARPPacket、DatalinkPacket、IPAddress、IPPacket等）；
3.  熟悉JPCAP环境的安装步骤；
4.  使用JPCAP编写简单的ip数据包捕获程序；
5.  参考反编译和汉化的数据包捕获器代码，实现可视化ip数据包捕获程序（选作）。

##### 三、实验方法 #####

利用Intellij IDEA开发工具实现IP抓包实验，利用JpcapDumper可演示Jpcap功能（JpcapDumper是Keita Fujiiy编写的基于Jpcap的网络分析软件）。

##### 四、实验步骤 #####

1.  阅读资料里提供的JPCAP API，熟悉JPCAP常用类和方法。  
    (1) Jpcap0.4版本共有1个分析器接口14个分析器类，分别简介如下：  
    (2) JpcapHandler ：这个接口用来定义分析被捕获数据包的方法  
    (3) ARPPacket ：这个类描述了ARP/RARP包，继承了Packet类  
    (4) DatalinkPacket ：这个抽象类描述了数据链路层  
    (5) EthernetPacket ：这个类描述了以太帧包，继承DatalinkPacket类  
    (6) ICMPPacket ：这个类描述了ICMP包，继承了IPPacket类  
    (7) IPAddress ：这个类描述了IPv4和IPv6地址，其中也包含了将IP地址转换为域名的方法  
    (8) IPPacket ：这个类描述了IP包，继承了Packet类，支持IPv4和IPv6  
    (9) IPv6Option ：这个类描述了IPv6选项报头  
    (10) Jpcap ：用来捕获数据包  
    (11) Jpcap.JpcapInfo ：Jpcap的内部类， 它包含被捕获数据包的信息 (在jpcap0.4修改部分BUG之后不再使用这个类)  
    (12) JpcapSender ：它用来发送一个数据包  
    (13) JpcapWriter ：它用来将一个被捕获的数据包保存到文件  
    (14) Packet ：这个类是所有被捕获的数据包的基类  
    (15) TCPPacket ：这个类描述TCP包，继承了IPPacket类  
    (16) UDPPacket ：这个类描述了UDP包，继承了IPPacket类
2.  运行JpcapDumper演示Jpcap功能；
3.  利用Intellij IDEA编程实现Jpcap抓包；  
    3.1 下载安装配置jdk；  
    3.2 下载安装WinPcap4.1.3，WinPcap4.1.3可以为win32应用程序提供访问网络底层的能力。它用于windows系统下的直接的网络编程。  
    3.3 下载Jpcap.dll，复制到系统的jre环境下，用于后续实验，本次实验存放在C:\\Program Files\\Java\\jre1.8.0\_211\\bin目录下。  
    3.4 下载Jpcap.jar包，用于抓包实验运行，下载官网为http://netresearch.ics.uci.edu/kfujii/jpcap/doc/index.html，但是官网目前没用了，后来我在网上找到的最新的存放在github中，可以在此下载（[https://github.com/zz2summer/jpcap），Jpcap.dll也存放在这里。][https_github.com_zz2summer_jpcap_Jpcap.dll]  
    下载完成后复制到jre的相关目录下，本次实验存放目录为C:\\Program Files\\Java\\jre1.8.0\_211\\lib\\ext。  
    3.5 利用Intellij IDEA创建java工程，先导入Jpcap.jar包；  
    3.6 根据Jpcap.jar包的相关类与方法进行实验编写，编写代码如下所示：

import jpcap.JpcapCaptor;
    import jpcap.NetworkInterface;
    import jpcap.packet.IPPacket;
    import jpcap.packet.Packet;
    
    import java.io.IOException;
    
    public class IPPacketTest { 
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            //-----------第一步绑定网卡设备---------------
            //返回一个网络设备列表
            NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();
            for(NetworkInterface n : devices){ 
                System.out.println(n.name + " | " + n.description );
            }
            System.out.println("-------------------------------------");
    
            JpcapCaptor jpcap = null;
            int caplen = 1514;
            boolean promiscCheck = true;
    
            //caplen限制每一次收到一个数据，只提取该数据包中前多少字节
            //Promise:设置是否混杂模式。处于混杂模式将接受所有数据包，若之后又调用了包过滤函数setFilter（）将不在起任何作用
            //50这个参数主要用于processPacket（）方法，指定超时的时间
            jpcap = JpcapCaptor.openDevice(devices[0],caplen, promiscCheck,20);
    
            //--------------------第二步抓包------------------
            int i=0;
            while( i < 10 ){ 
                Packet packet = jpcap.getPacket();
                String protocol = null;
                if(packet instanceof IPPacket && ((IPPacket)packet).version==4){ 
                    i++;
                    IPPacket ip = (IPPacket)packet;   //将包强制转为IP包
    
                    System.out.println("版本：IPv4");
                    System.out.println("优先权：" + ip.priority);
                    System.out.println("区分服务：最大的吞吐量：" + ip.t_flag);
                    System.out.println("区分服务：最高的可靠性：" + ip.r_flag);
                    System.out.println("长度：" + ip.length);
                    System.out.println("标识：" + ip.ident);
                    System.out.println("DF:Don't Fragment:" + ip.dont_frag);
                    System.out.println("MF:More Fragment:" + ip.more_frag);
                    System.out.println("片偏移：" + ip.offset);
                    System.out.println("生存时间：" + ip.hop_limit);
    
                    switch (ip.protocol){ 
                        case 1:protocol = "ICMP";break;
                        case 2:protocol = "IGMP";break;
                        case 6:protocol = "TCP";break;
                        case 8:protocol = "EGP";break;
                        case 9:protocol = "IGP";break;
                        case 17:protocol = "UDP";break;
                        case 41:protocol = "IPv6";break;
                        case 89:protocol = "OSPF";break;
                        default:break;
                    }
    
                    System.out.println("协议：" + protocol);
                    System.out.println("源IP：" + ip.src_ip.getHostAddress());
                    System.out.println("目的IP:" + ip.dst_ip.getHostAddress());
                    System.out.println("源主机名：" + ip.src_ip);
                    System.out.println("目的主机名：" + ip.dst_ip);
                    System.out.println("----------------------------------------------");
                }
            }
        }
    }

1.  运行程序，分析结果。

##### 五、实验结果 #####

1.  运行JpcapDumper.jar，观察Jpcap演示效果；

1.1 运行程序，显示抓包结果；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
1.2 选择获取结果中任一个，点击后即可在下方获取该IP包的详细信息；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
1.3 查看本次实验的整体信息；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
![在这里插入图片描述][20190804172100731.png]  
1.4 查看网络层协议图形信息；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
1.5 查看连续的网络层协议图形统计信息；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
1.6 通过Statistics功能可以查看更多的统计信息。

1.  运行Intellij IDEA编写的抓包程序，获取结果如下所示：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTY0NTU1_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

##### 六、实验小结 #####

通过本次主要学会和了解了Jpacap的使用，加深了对IP包的熟悉程度，实验过程中要多多注意Jpcap.dll和Jpcap.jar包的版本问题，一个是32位还是64位，还要一个问题是要尽可能用最新版，一些老版本有部分方法不包含，比如我之前一直遇到报错java.lang.NoSuchMethodError: setPacketValue，导致getPacket一直获得结果为null，最后发现是Jpcap.jar包的问题，换了最新版就没问题了。  
![在这里插入图片描述][20190804172159607.png]

参考文章：【1】[Jpcap获得网卡信息][Jpcap]  
     【2】[安装配置Jpcap，使用jpcap抓包][Jpcap_jpcap]  
     【3】[Jpcap包的安装与配置][Jpcap 1]  
     【4】[jovigb/jpcap-x64][jovigb_jpcap-x64]  
     【5】[jpcap实验中报错java.lang.NoSuchMethodError: setPacketValue，getPacket一直获得结果为null][jpcap_java.lang.NoSuchMethodError_ setPacketValue_getPacket_null]

[https_github.com_zz2summer_jpcap_Jpcap.dll]: https://github.com/zz2summer/jpcap%EF%BC%89%EF%BC%8CJpcap.dll%E4%B9%9F%E5%AD%98%E6%94%BE%E5%9C%A8%E8%BF%99%E9%87%8C%E3%80%82
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[Jpcap]: https://blog.csdn.net/chaosju/article/details/16931683
[Jpcap_jpcap]: https://blog.csdn.net/qq_29797697/article/details/51542418
[Jpcap 1]: http://www.blogjava.net/lishunli/archive/2010/01/08/308660.html
[jovigb_jpcap-x64]: https://github.com/jovigb/jpcap-x64
[jpcap_java.lang.NoSuchMethodError_ setPacketValue_getPacket_null]: https://blog.csdn.net/qq_39564555/article/details/90173019