網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)--發(fā)送tcp數(shù)據(jù)包

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 概述4</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)目的4</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求

2、4</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)原理4</b></p><p><b>　　2 詳細(xì)設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　2.1 程序流程圖7</p><p>　　2.2 計(jì)算校驗(yàn)和8</p><p>　　3 程序代碼及運(yùn)行結(jié)果9<

3、/p><p><b>　　3.1程序清單9</b></p><p>　　3.2 運(yùn)行結(jié)果11</p><p><b>　　4 總結(jié)14</b></p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　1 概述<

4、/b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　TCP(傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的、可靠的傳輸層協(xié)議。TCP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，向應(yīng)用層用戶進(jìn)程提供可靠的、全雙工的數(shù)據(jù)流傳輸。本課程設(shè)計(jì)的目的就是設(shè)計(jì)一個發(fā)送TCP數(shù)據(jù)包的程序，并根據(jù)本設(shè)計(jì)說明TCP數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)以及TCP協(xié)議與TP協(xié)議的關(guān)系。</p>

5、<p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的功能是填充一個TCP數(shù)據(jù)包，并發(fā)送給目的主機(jī)。</p><p><b>　　程序具體要求如下：</b></p><p>　?。?） 以命令行形式運(yùn)行：SendTCP 和ListenTCP,其中，SendTCP是發(fā)送程序，ListenTCP是監(jiān)

6、聽程序，發(fā)送端套接字為127.0.0.1 20000，接收端套接字為127.0.0.1 10000。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)字段為“I Love China!”。</p><p>　?。?）成功發(fā)送后在屏幕上輸出“Send OK!”。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　互聯(lián)網(wǎng)

7、絡(luò)層是TCP/IP協(xié)議參考模型中的關(guān)鍵部分。當(dāng)多信息的傳輸要求比較高時，我們才用TCP來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。本程序是在windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了發(fā)送TCP數(shù)據(jù)包的功能。主要包括定義IP頭部、TCP頭部、和偽頭部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，填充IP頭部，計(jì)算IP頭部校驗(yàn)和，構(gòu)造TCP偽頭部，填充TCP頭部，計(jì)算TCP頭部校驗(yàn)和，發(fā)送TCP數(shù)據(jù)報(bào)。接著是對客戶端程序的開發(fā)，程序結(jié)構(gòu)與服務(wù)端程序類似，也包括定義IP頭部、TCP頭部、和偽頭部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。</

8、p><p>　　當(dāng)應(yīng)用進(jìn)程需要通過TCP發(fā)送時，它就將此應(yīng)用層報(bào)文傳送給執(zhí)行TCP協(xié)議的傳輸實(shí)體。TCP傳輸實(shí)體將用戶數(shù)據(jù)加上TCP報(bào)頭，形成TCP數(shù)據(jù)包，在TCP數(shù)據(jù)包上增加IP頭部，形成IP包。</p><p>　　TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸單位稱為報(bào)文段，報(bào)文段報(bào)頭的長度是20B-60B，選項(xiàng)部分長度最多為40B。TCP報(bào)文段主要包括：</p><p>　　端口號：端口

9、號字段包括源端口號和目的端口號。每個端口號的長度是16位，分別表示發(fā)送該TCP包的應(yīng)用進(jìn)程的端口號和接收該TCP數(shù)據(jù)包的應(yīng)用進(jìn)程端口號。</p><p>　　序號：長度為32位。由于TCP協(xié)議是面向數(shù)據(jù)流的，它所傳送的報(bào)文段可以視為連續(xù)的數(shù)據(jù)流，因此需要給每一個字節(jié)編號。序號字段的“序號”指的是本報(bào)文段數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號。</p><p>　　報(bào)文長度：該字段長度為4位。TCP報(bào)文長度

10、是以4B為一個單元來計(jì)算的，實(shí)際上報(bào)文長度在20B-60B之間，因此這個字段的值在5-15之間。</p><p>　　TCP頭部數(shù)據(jù)：包括 源端口號、序號、確認(rèn)號、報(bào)文長度、保留URG、ACK、PSH，數(shù)據(jù)包頭部的格式RST、SYN目的端口號。</p><p>　　FIN：緊急指針，保留長度16位，留作以后使用，目前全部置0。保留控制：這個字段定義了6種不同的標(biāo)識，每一個標(biāo)志占一位或多位。

11、URG位為1時，表明應(yīng)盡快把數(shù)據(jù)傳送給應(yīng)用程序，否則表明允許數(shù)據(jù)在緩存中存放一段時間。RST位為1時，表明要強(qiáng)制切斷連接。SYN位1時，表明有確立連接的請求，這時，把序號字段的初始值作為序號字段的值，以便開始通信。FIN位為1時，表明發(fā)送方已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送了，長度為16位，指向必須緊急處理的位置，只有當(dāng)標(biāo)志URG=1時緊急指針才生效。從TCP報(bào)頭后面的報(bào)文數(shù)據(jù)開始，到緊急指針?biāo)赋鲩L度的數(shù)據(jù)，就是必須緊急處理的數(shù)據(jù)。</p>

12、<p>　　下面分別給出IP頭部、TCP頭部、和偽頭部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖示：</p><p>　?。?）TCP數(shù)據(jù)包和IP的關(guān)系如圖1-1所示： </p><p>　　圖1-1 TCP數(shù)據(jù)包和IP的關(guān)系</p><p>　?。?）TCP協(xié)議的傳輸單元稱為報(bào)文段、其格式如1-2所示：</p><p&

13、gt;　　圖1-2 TCP協(xié)議報(bào)文段格式</p><p>　?。?）偽頭部的格式如圖1-3所示：</p><p>　　0 8 16 24 31</p><p>　　圖1-3 偽頭部數(shù)據(jù)格式</p><p><b>　　2 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b>&

14、lt;/p><p><b>　　2.1 程序流程圖</b></p><p>　　本程序采用的是順序結(jié)構(gòu)，其流程圖如圖2-1所示： </p><p>　　圖2—1 程序流程圖</p><p><b>　　2.2 計(jì)算校驗(yàn)和</b></p>&

15、lt;p>　　為了計(jì)算一份數(shù)據(jù)報(bào)的IP檢驗(yàn)和，首先把檢驗(yàn)和字段置為0。然后，對首部中每個16bit進(jìn)行二進(jìn)制反碼求和（整個首部看成是由一串16bit的字組成），結(jié)果存在檢驗(yàn)和字段中。當(dāng)收到一份IP數(shù)據(jù)報(bào)后，同樣對首部中每個16bit進(jìn)行二進(jìn)制反碼的求和。由于接收方在計(jì)算過程中包含了發(fā)送方存在首部中的檢驗(yàn)和，因此，如果首部在傳輸過程中沒有發(fā)生任何差錯，那么接收方計(jì)算的結(jié)果應(yīng)該為全1。如果結(jié)果不是全1（即檢驗(yàn)和錯誤），那么IP就丟棄收

16、到的數(shù)據(jù)報(bào)。但是不生成差錯報(bào)文，由上層去發(fā)現(xiàn)丟失的數(shù)據(jù)報(bào)并進(jìn)行重傳。校驗(yàn)和(checksum)，在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，用于校驗(yàn)?zāi)康牡囊唤M數(shù)據(jù)項(xiàng)的和。這些數(shù)據(jù)項(xiàng)可以是數(shù)字或在計(jì)算檢驗(yàn)的過程中看作數(shù)字的其它字符串。本程序中，“in_cksum”為計(jì)算校驗(yàn)和的函數(shù)，在填充數(shù)據(jù)包的過程中，需要調(diào)用這個函數(shù)兩次，分別用于校驗(yàn)IP頭部和TCP頭部（加上偽頭部）。</p><p>　　3 程序代碼及運(yùn)行結(jié)果</p&

17、gt;<p><b>　　3.1程序清單</b></p><p>　　監(jiān)聽TCP數(shù)據(jù)包的服務(wù)端程序:</p><p>　　import java.net.*; </p><p>　　import java.io.*; </p><p>　　public class ListenTCP//監(jiān)聽TCP數(shù)據(jù)包

18、的服務(wù)端程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　public static void main(String[] args) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　ServerSocket listen=null; //定義一個ServerScoke

19、t類型的引用</p><p>　　Socket soc=null; //定義Socket的應(yīng)用，用于套接字連接</p><p>　　String message=null; </p><p>　　BufferedReader bf=null;//定義一個BufferedReader類型的讀內(nèi)容的引用</p><p>　　InputStream

20、Reader isr=null;//定義一個可讀輸入流</p><p><b>　　try{ </b></p><p>　　listen=new ServerSocket(10000); //創(chuàng)建一個監(jiān)聽1000端口的對象</p><p>　　soc=listen.accept();//當(dāng)有socket連接所監(jiān)聽的端口時，連接上該socket&

21、lt;/p><p>　　System.out.println("*******************************************");</p><p>　　System.out.println("server ok"); </p><p>　　System.out.println("********

22、***********************************");</p><p>　　System.out.println("");</p><p>　　isr=new InputStreamReader(soc.getInputStream());//創(chuàng)建一個來自套接字soc</p><p><b>　　的可讀輸

23、入流</b></p><p>　　bf=new BufferedReader(isr);//把soc的可讀輸入流作為參數(shù)創(chuàng)建一個</p><p>　　BufferedReader</p><p>　　message=bf.readLine();//以每行為單位讀取從客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)</p><p>　　System.out.pri

24、ntln("Socket:"+soc);//顯示出發(fā)送方的IP地址和端口號</p><p>　　System.out.println("Receive the message from :"+message); //顯示接收到的數(shù)</p><p><b>　　據(jù)</b></p><p>　　System.

25、out.println("");</p><p>　　System.out.println("*******************************************");</p><p>　　isr.close();//關(guān)閉輸入流isr</p><p>　　bf.close(); //關(guān)閉字符流bf</p

26、><p>　　soc.close(); //關(guān)閉Socket套接字</p><p><b>　　} </b></p><p>　　catch(Exception e)//異常處理</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　System.out.println(

27、"Error:"+e); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　發(fā)送TCP數(shù)據(jù)包的發(fā)送端程序:</p><p>　　import

28、 java.net.*;</p><p>　　import java.io.*;</p><p>　　public class SendTCP</p><p><b>　　{</b></p><p>　　public static void main(String[] args) throws IOException

29、</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (args.length!=4)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　System.out.println("您在命令行的輸入格式有誤，請按照以下格式重新輸入！");</p>

30、<p>　　System.out.println("源IP地址 源端口 目的IP地址 目的端口");</p><p>　　System.exit(0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　String source_ip=args[0];</p><p>　　

31、int source_port=Integer.parseInt(args[1]);</p><p>　　String dest_ip=args[2];</p><p>　　int dest_port=Integer.parseInt(args[3]);</p><p>　　if (dest_port!=10000)</p><p><

32、b>　　{</b></p><p>　　System.out.println("請保持目的端口為10000!");</p><p>　　System.exit(0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　OutputStream os=null; </p

33、><p>　　PrintStream ps=null; </p><p>　　BufferedReader bf=null;</p><p>　　String message="This is my homework of network!";</p><p>　　Socket soc=null;</p><

34、;p><b>　　try{</b></p><p>　　soc=new Socket(dest_ip,dest_port);</p><p>　　System.out.println("***************************************************");</p><p>　　Sy

35、stem.out.println("Connect to server......");</p><p>　　System.out.println("***************************************************");</p><p>　　System.out.println();</p><

36、;p>　　bf=new BufferedReader(</p><p>　　new InputStreamReader(System.in));</p><p>　　System.out.print("Please input the message: ");</p><p>　　message=bf.readLine();</p&g

37、t;<p>　　os=soc.getOutputStream();</p><p>　　ps=new PrintStream(os);</p><p>　　ps.println(message);</p><p>　　bf.close();</p><p>　　ps.close();</p><p>　　

38、os.close();</p><p>　　System.out.println();</p><p>　　System.out.println("***************************************************");</p><p>　　System.out.println("Send OK !&

39、quot;);</p><p>　　System.out.println("The message was send to the address: "+dest_ip+"["+dest_port+"]");</p><p>　　System.out.println("**************************

40、*************************");</p><p>　　soc.close();</p><p>　　}catch(Exception e)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　System.out.println(e);</p><p>&

41、lt;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.2 運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　發(fā)送端套接字和接收端套接字設(shè)定：</p><p>　　設(shè)

42、定套接字格式必須正確，否則程序?qū)⒊霈F(xiàn)異常，這里我們是發(fā)送給本機(jī)，所以選取系統(tǒng)默認(rèn)的本地IP，可以設(shè)定成發(fā)送套接字為127.0.0.1 20000，接收套接字為127.0.0.1 10000，設(shè)定成功之后，系統(tǒng)會顯示正在進(jìn)行連接——Connect to server 如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 套接字的設(shè)定</p><p><b>　　“握手”成功：</b

43、></p><p>　　系統(tǒng)自動提示連接成功，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 連接（“握手”）成功</p><p><b>　　信息發(fā)送：</b></p><p>　　發(fā)送的信息為“I Love China!”，信息發(fā)送成功之后，系統(tǒng)提示“Send OK!” </p>

44、<p>　　運(yùn)行結(jié)果如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 發(fā)送數(shù)據(jù)成功</p><p><b>　　信息接收：</b></p><p>　　系統(tǒng)顯示接收到的信息“I Love China!”,結(jié)果如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4數(shù)據(jù)接收成功</p><p>&

45、lt;b>　　4 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過本次課設(shè)，我知道了如何在電腦中實(shí)現(xiàn)IP的格式檢測。不僅要判斷取值范圍，還要判斷標(biāo)點(diǎn)符號、是否具有32位等等。并且我也學(xué)習(xí)到了兩個新函數(shù)的運(yùn)用，一個是將字符型轉(zhuǎn)化成int形的函數(shù)atoi(),另一個是字符串分片函數(shù)strtok（）。另外，對IP地址與子網(wǎng)掩碼的關(guān)系也有了進(jìn)一步的了解。我認(rèn)為，用mask的值控制比較子網(wǎng)與主網(wǎng)的子網(wǎng)號是否一致，是

46、一個比較精彩的地方。</p><p>　　在書上學(xué)來的東西應(yīng)用到實(shí)際中還是有一定困難，開始做程序時，IP地址格式判斷的條件我沒有考慮全，所以剛開始總出錯，這個問題以后也會注意。</p><p>　　我相信本次課程設(shè)計(jì)能給我在今后的學(xué)習(xí)生活中給以幫助。</p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

47、1]《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第5版)》 謝希仁 著 電子工業(yè)出版社 2009</p><p>　　[2]《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》 宋凱 劉念 主編 清華大學(xué)出版社 2010</p><p>　　[3]《數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)（第四版）》吳時霖 周正康 吳永輝 譯 電子工業(yè)出版社 2010</p><p>　　[4]《C程序設(shè)計(jì)（第四版）》譚浩強(qiáng) 著 清華大學(xué)出版社 2009&l