基于PHP的网络数据包分析系统设计与实现

àì夳堔傛蜴生んèń 2024-04-01 10:06 76阅读 0赞

目 录  
1 引言 1  
1.1 课题背景 1  
1.2 国内外研究现状 1  
1.3 本课题研究的意义 1  
1.4 本课题的理论基础 1  
2 网络数据包分析系统概述 2  
2.1 网络数据包分析的意义 2  
2.2 网络数据包分析的核心技术基础 2  
2.3 网络数据包分析系统的主要功能 2  
3 网络数据包分析系统的设计 3  
3.1 系统模块划分 3  
3.2 数据包捕获模块设计 4  
3.3 数据包解析存储模块设计 4  
3.4 数据包信息分析模块设计 5  
3.5 数据包信息显示模块设计 6  
4 网络数据包分析系统的解决方案 6  
4.1 数据包捕获模块的解决方案 7  
4.2 数据包解析及存储模块解决方案 7  
4.3 数据包信息分析模块解决方案 8  
4.4 数据显示模块解决方案 8  
5 网络数据包分析系统的实现 8  
5.1 系统控制模块实现 9  
5.2 数据包捕获模块实现 10  
5.3 数据包解析及存储模块实现 12  
5.4 数据包信息分析模块实现 14  
5.5 数据包信息显示模块实现 15  
6 网络数据包分析系统的测试分析 17  
6.1 测试方案与测试环境 17  
6.2 测试结果 17  
6.2.1 数据包捕获 17  
6.2.2 数据包解析及存储 17  
6.2.3 数据包信息简单分析 18  
6.2.4 数据包信息显示 19  
结 论 20  
参考文献 21  
致 谢 22  
3 网络数据包分析系统的设计  
整个网络数据报分析工具采用模块化的设计思想，原因是许多程序太长或太复杂,很难写在单一单元中。如果把代码分为较小的功能单元,将大大简化编程过程。模块化程序一般比单块程序容易编写、调试和修改。所以本系统采用模块化的设计思想。  
模块化编程的优点如下：  
(1)有效率的程序开发： 使用模块化方法可以更快地开发程序,因为较小的子程序比大程序更容易理解、设计和测试。定义好模块的输入和输出之后,程序员可以给模块提供需要的输入,通 过检测输出来判断模块的正确性。然后由连接器把分立的模块连接、定位,生成一个单一的绝对地址的可执行的程序模块。最后,测试整个模块。  
(2)子程序可以重用：为一个程序编写的代码经常可以用于其它的程序。在模块化编程中,可以把这些部分保存起来,以备将来使用。因为代码可以被重定位,所以保存的模块可以连接到满足其输入和输出要求的任意程序中。而在单块程序编程中,这样的部分深埋在整个程序中,不易被其它的程序使用。  
(3)便于调试和修改： 模块化程序一般比单块程序易于调试。因为精心定义了程序的模块接口,很容易把问题定位到特定的模块。一旦找到了有问题的模块,更正问题就相当容易了。  
3.1 系统模块划分  
网络数据包分析工具有四个模块组成：一是 数据包的捕获，实现从网卡获取数据包。二是 数据包的解析，这两个模块是整个分析工具的基础部分，在整个系统中有着重要的作用，三是 捕获信息的分析，此模块主要是对捕获的信息进行统计，并与设定的特征值进行比较，得出简单的分析结论，四是 显示捕获数据包的信息，目的是为使用者提供一个方便进行手工分析的方式。四个模块之间的调用关系如图1。  
![在这里插入图片描述][e85bc3c0d3ad4e5e999475e8369d10b8.png_pic_center]  
3.2 数据包捕获模块设计  
此模块是先从网卡获取各种数据包信息并复制到缓存，等待解析模块的调用。这个模块的关键部分是快速的捕获数据包，减少丢包的比率。  
数据包捕获是以以太网为基础的。以太网（Ethernet）具有共享介质的特征，信息是以明文的形式在网络上传输。IEEE802.3标准的以太网采用的是持续 CSMA 的方式，正是由于以太网采用这种广播信道争用的方式，使得各个站点可以获得其他站点发送的数据。运用这一原理使信息捕获系统能够拦截的我们所要的信息，这是捕获数据包的物理基础。\[1\]  
以太网是一种总线型的网络，从逻辑上来看是由一条总线和多个连接在总线上的站点所组成各个站点采用上面提到的 CSMA/CD 协议进行信道的争用和共享。每个站点（这里特指计算机通过的接口卡）网卡来实现这种功能。网卡主要的工作是完成对于总线当前状态的探测，确定是否进行数据 的传送，判断每个物理数据帧目的地是否为本站地址，如果不匹配，则说明不是发送到本站的而将它丢弃。本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=12620如果是的话，接收该数据帧，进行物理数据帧的 CRC 校验，然后将数据帧提交给LLC 子层。\[1\]  
3.3 数据包解析存储模块设计  
在上一模块实现了数据包的捕获，并复制到缓存。解析模块主要是实现根据数据包的协议包头进行数据信息的解析，并做出适当的解释，最后把数据放入数据库中。等待分析模块读取数据。目前解析的协议有etnernet, LLC, arp/rarp, ip, tcp, udp, icmp, dns, dhcp协议包头进行了解析并把数据包信息存储到数据库中。  
数据包头的解析主要是根据数据包协议的格式进行有意义字段的读取。下面以ARP协议报头来说明整个解析的过程。

捕获数据包核心代码：
    void panalyzer()
    {
        
    ………………
      char *device=pcap_lookupdev(ebuf);//获取网卡
      void catch_packet(u_char *args,const struct pcap_pkthdr *header,u_char *packet);
      pcap_lookupnet(device,&localnet,&netmask,ebuf);//读取网络信息
      ………………
      pcap_t *pd=pcap_open_live(device,BUFSIZ,0,1000,ebuf);//打开网络设备
      starttime();
      while(stop==1)
        {
        
          pcap_loop(pd,packet_number,catch_packet,NULL);//捕获数据包
        }
      endtime();
      struct pcap_stat stat;
      pcap_stats(pd,&stat);//统计捕获数据包
      ………………
      pcap_close(pd);
      return;}

![在这里插入图片描述][3a695c141c0d461aa3ce53b830f562b2.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][ce90c958b7b842a89959e81d363bc803.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][5c16776eb0fe4cec93b52beadae1b52a.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][5e142be6887144a5adc290bb37e15f74.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][3802444581e74f388f90d1ddf67fa350.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][11acbf0431944d10800d0041d9123109.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][c0037beb2bc44ef9b6ed34660539c033.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][55ac0eb656f5468d81eb04f3935bd482.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][114c86846ad44c3889d39acc3ed47b8b.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][d771a01a9b354843abe3f58a9a8b68d0.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][80cd84e63f3c418b9bb94ffce5663bdc.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][1060c1c32c31454facc82e84ec57c98b.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][b7e5be2ae79d44939c1d4a806b6718ed.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][f6b8dcf01dd04152875de41350c24be6.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][9fc34bdd6ac144989b6e97a89c0ec7ff.png_pic_center]

[e85bc3c0d3ad4e5e999475e8369d10b8.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/97317a35e5574d33a94a3951d665308f.png
[3a695c141c0d461aa3ce53b830f562b2.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/b129a24c13ac4f8e987cb945db810cea.png
[ce90c958b7b842a89959e81d363bc803.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/41b197371d4d4ec3a98a0cc1aba285f7.png
[5c16776eb0fe4cec93b52beadae1b52a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/3e69311c7aed4384ad9902b34b1f0d49.png
[5e142be6887144a5adc290bb37e15f74.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/7ce6d6cb09724c518baca112ba40930c.png
[3802444581e74f388f90d1ddf67fa350.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/11bfb9dd1f304e159866111fc9bace2e.png
[11acbf0431944d10800d0041d9123109.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/8bb5dc9610594f96ba3dbe4d88fa3bdd.png
[c0037beb2bc44ef9b6ed34660539c033.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/84e55bca71fe47b88dd93016dca958d0.png
[55ac0eb656f5468d81eb04f3935bd482.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/37d0adec8ca34f52b139f1cbc06f1fd8.png
[114c86846ad44c3889d39acc3ed47b8b.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/488807a9e1c64950b1ffa321a38b9061.png
[d771a01a9b354843abe3f58a9a8b68d0.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/dd08500cbc274b84918b9d679983ca58.png
[80cd84e63f3c418b9bb94ffce5663bdc.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/d22f4a352cf748949e7c2e5a4853f713.png
[1060c1c32c31454facc82e84ec57c98b.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/da16aee4ac8948d4bf2077c0928512da.png
[b7e5be2ae79d44939c1d4a806b6718ed.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/2b3ea6c042a44b588ba467d52c23994b.png
[f6b8dcf01dd04152875de41350c24be6.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/dcc6ea718a22474ca8951ddd1e04b061.png
[9fc34bdd6ac144989b6e97a89c0ec7ff.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/8c428a48c57b41c5814e96939215ce4e.png