课题一：基于TCP的Socket通讯编程 一、 课程设计目的：
1. 能够深刻了解socket编程思想；

2. 从实现层面理解TCP和UDP链接的不同。

二、 课程设计环境：
1. windows XP或 win7 系统；

2. 配置有java虚拟机的环境变量；

3. 编写java程序的软件Eclipse。

三、 课程设计原理：
Windows Sockets规范本意在于提供给应用程序开发者一套简单的API，并让各家网络软件供应商共同遵守。此外，在一个特定版本Windows的基础上，Windows Sockets也定义了一个二进制接口（ABI），以此来保证应用Windows Sockets API的应用程序能够在任何网络软件供应商的符合Windows Sockets协议的实现上工作。因此这份规范定义了应用程序开发者能够使用，并且网络软件供应商能够实现的一套库函数调用和相关语义。

遵守这套Windows Sockets规范的网络软件，我们称之为Windows Sockets兼容的，而Windows Sockets兼容实现的提供者，我们称之为Windows Sockets提供者。一个网络软件供应商必须百分之百地实现Windows Sockets规范才能做到现Windows Sockets兼容。

四、 课程设计内容：
（1） 网络程序初始化，服务器和客户端WinSock API均要求在调用其他WinSock函数以前先调用WSAStartUp函数初始化。

（2）创建套接字Socket()。

（3）配置并启动套接字。

（4）通过Socket发送和接收数据。

（5）程序结束时必须关闭Socket，使用与WSAStartUp()相对应的函数WSACleanUp()，释放所分配的内部缓冲区和其他资源。

代码：
EchoThreadServer: import java.net.*; public class EchoThreadServer { public static void main(String[] args) throws Exception{ // TODO Auto-generated method stub ServerSocket server = null; Socket client = null; InetAddress remAdd = null; server = new ServerSocket(12345); boolean f = true; while (f) { System.out.println(“连接正在建立，请等待……“); client = server.accept(); System.out.println(“客户端的IP地址和端口号是:“ + client.getLocalSocketAddress()); new Thread(new EchoThread(client)).start(); } server.close(); } } EchoThread: import java.io.*; import java.net.Socket; public class EchoThread implements Runnable{ private Socket client = null; public EchoThread(Socket client) { this.client = client; } public void run() { BufferedReader buf = null; PrintStream out = null; BufferedReader input = null; try { out = new PrintStream(client.getOutputStream()); buf = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream())); input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); boolean flag = true ; while(flag) { String str = buf.readLine(); System.out.println(“Client:“ + str); if (str == null || ““.equals(str)) { flag = false; } else if(“goodbye“.equals(str)) { flag = false; } else { out.println(“Echo:“ + str); } } client.close(); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception } } } EchoClient: import java.io.BufferedReader; import java.io.InputStreamReader; import java.io.PrintStream; import java.net.Socket; public class EchoClient { public static void main(String[] args) throws Exception{ Socket client = null; client = new Socket(“localhost“,12345); BufferedReader buf = null; PrintStream out = null; BufferedReader input = null; input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); buf = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream())); out = new PrintStream(client.getOutputStream()); boolean flag = true; while(flag){ System.out.println(“客户端输入信息:“); String str = input.readLine(); out.println(str); if (“goodbye“.equals(str)) { flag = false; } else { String echo = buf.readLine(); System.out.println(echo); } } buf.close(); client.close(); } } 五、 课程设计结果截图：
服务器端截图：
客户端截图：
六、 课程设计总结：
课题二：端口扫描 一、 课程设计目的：
1. 加深对课堂讲授知识的理解；

2. 熟练的掌握基本的网络编程技术和方法；

3. 建立网络编程整体概念；

4. 培养具有研究、设计、编制和调试网络程序的能力。

二、 课程设计环境：
1.windows XP或 win7 系统；

2.配置有java虚拟机的环境变量；

3.编写java程序的软件Eclipse。

三、 课程设计原理: 1． 端口扫描器功能简介：服务器上所开放的端口就是潜在的通信通道，也就是一个入 侵通道。对目标计算机进行端口扫描，能得到许多有用的信息，进行端口扫描的方法很多，可以是手工进行扫描、也可以用端口扫描软件进行。扫描器通过选用远程TCP/IP不同的端口的服务，并记录目标给予的回答，通过这种方法可以搜集到很多关于目标主机的各种有用的信息，例如远程系统是否支持匿名登陆、是否存在可写的 FTP 目录、是否开放 TELNET 服务和 HTTPD 服务等。

2．实验所用的端口扫描技术：端口扫描技术有 TCP connect()扫描、 TCP SYN 扫描、TCP FIN 扫描、IP段扫描等等。本次实验所用的技术是TCP connect()扫描，这是最基本的TCP扫描，操作系统提供的 connect()系统调用可以用来与每一个感兴趣的目标计算机的端口进行连接。如果端口处于侦听状态，那么connect()就能成功。否则，这个端口是不能用的，即 没有提供服务。这个技术的一个最大的优点是，你不需要任何权限。系统中的任何用户都有权利使用这个调用。

四、 课程设计内容：
编写一个端口扫描程序，能够显示某个IP或某段IP的计算机的某一个或某些端口是否正在工作。基本工作过程如下：
(1) 设定好一定的端口扫描范围；

(2) 设定每个端口扫描的次数，因为有可能有的端口一次扫描可能不通；

(3) 创建 socket，通过socket的connect方法来连接远程IP地址以及对应的端口；

(4)如果返回false，表示端口没有开放，否则端口开放。

实现代码：
package com.han.socket; import java.awt.BorderLayout; import java.awt.GridLayout; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.net.InetAddress; import java.net.Socket; import javax.swing.JButton; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JLabel; import javax.swing.JPanel; import javax.swing.JScrollPane; import javax.swing.JTextArea; import javax.swing.JTextField; public class SocketView { public static void main(String[] args) { JFrame frame = new JFrame(“主机端口扫描程序“); frame.setLayout(new BorderLayout(3,3)); JPanel pan1 = new JPanel(); JPanel pan2 = new JPanel(); JPanel pan3 = new JPanel(); pan1.setLayout(new GridLayout(2,2,5,5)); pan2.setLayout(new BorderLayout(3,3)); pan3.setLayout(new GridLayout(1,2,5,5)); frame.setSize(400, 450); //定义各个组件 JLabel lb1 = new JLabel(“Host Address“); JLabel lb2 = new JLabel(“Port Number“); JLabel lb3 = new JLabel(“Port Status“); final JTextField jf1 = new JTextField(); final JTextField jf2 = new JTextField(); final JTextArea ja = new JTextArea(); JButton jb1 = new JButton(“TCP Scan“); JButton jb2 = new JButton(“UDP Scan“); JScrollPane jp = new JScrollPane(ja); pan1.add(lb1); pan1.add(lb2); pan1.add(jf1); pan1.add(jf2); pan2.add(lb3,BorderLayout.NORTH); pan2.add(jp,BorderLayout.CENTER); pan3.add(jb1); pan3.add(jb2); frame.add(pan1,BorderLayout.NORTH); frame.add(pan2,BorderLayout.CENTER); frame.add(pan3,BorderLayout.SOUTH); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setVisible(true); jb1.addActionListener(new SocketPort()); class SocketPort implements ActionListener { private String ip = jf1.getText();; private String hostname = new String(); public void actionPerformed(ActionEvent e) { try { InetAddress address = InetAddress.getByName(ip); System.out.println(address); hostname = address.getHostName(); System.out.println(hostname); ja.setText(hostname); } catch (Exception exception) { System.out.println(“Could not find “+ ip); ja.setText(“Could not find “+ ip); } try { PrintWriter fout = new PrintWriter( new FileWriter(“PortInf.txt“)); fout.println(“Information Of The Port On the “ + hostname +“computer “); fout.println(); ja.setText(“Information Of The Port On the “ + hostname +“computer“); for(int nport = 25;nport < 27;++nport){ try { Socket s = new Socket(hostname,nport); fout.println(“The port “ + nport + “ is open!“); fout.println(“Connected to “+ s.getInetAddress() + “ on port “ + s.getPort() + “ from port “+ s.getLocalPort() + “ of “ + s.getLocalAddress()); ja.setText(“The port “ + nport + “ is open!“); ja.setText(“Connected to “+ s.getInetAddress() + “ on port “ + s.getPort() + “ from port “+ s.getLocalPort() + “ of “ + s.getLocalAddress()); } catch (Exception exception) { // TODO: handle exception fout.println(“The port “ + nport + “ is closed!“); ja.setText(“The port “ + nport + “ is closed!“); } } fout.close(); } catch (Exception exception) { exception.printStackTrace(); } } } } } 五、 课程设计结果截图：
六、 七、 课程设计总结 课题三：捕获分析IP数据包 一、 课程设计目的：
1. 掌握IP数据报的格式；

2. 理解IP协议的工作原理及工作过程；

3. 学会网络编程的方法和技巧。

二、 课程设计环境：
1. windows XP或 win7 系统；

2. 以太网，可以访问外部网页；

3. VC程序编辑器。

三、 课程设计原理：
IP 数据包的格式说明IP数据包格式包含了标头固定部分，标头可变部分和数据区三部分。IP数据报标头部分固定为20个字节，其中包含了12个参数域，各参数域隐含着网间协议的传输机制。IP具体的标头格式如图所示。

四、 课程设计内容：
本设计的目标是捕获网络中的IP数据包，解析数据包的内容，将结果显示在标准输出上，并同时写入日志文件。

程序的具体要求如下：　 （1）捕获网络中的IP数据包，解析数据包的内容，显示结果，并将结果写入日志文件。

（2）显示的内容包括：捕获的IP包的版本、头长度、服务类型、数据包总长度、数据包标识、分段标志、分段偏移值、生存时间、上层协议类型、头校验和、源IP地址和目的IP地址等内容。

（3）设置停止标志，当程序接收到停止命令时即停止。

代码：
#include <pcap.h> #pragma comment( lib, “Ws2_32.lib“ ); struct ether_header { u_int8_t ether_dhost[6]; u_int8_t ether_shost[6]; u_int16_t ether_type; }; typedef u_int32_t in_addr_t; /*struct in_addr { in_addr_t s_addr; };*/ struct ip_header { #ifdef WORDS_BIGENDIAN u_int8_t ip_version:4; u_int8_t ip_header_length:4; #else u_int8_t ip_header_length:4; u_int8_t ip_version:4; #endif u_int8_t ip_tos; u_int16_t ip_length; u_int16_t ip_id; u_int16_t ip_off; u_int8_t ip_ttl; u_int8_t ip_protocol; u_int16_t ip_checksum; struct in_addr ip_source_address; struct in_addr ip_destination_address; }; void ip_protocol_packet_callback(u_char * argument,const struct pcap_pkthdr * packet_header, const u_char * packet_content) { struct ip_header * ip_protocol; u_int header_length; u_int offset; u_char tos; u_int16_t checksum; ip_protocol=(struct ip_header*)(packet_content+14); checksum=ntohs(ip_protocol->ip_checksum); header_length=ip_protocol->ip_header_length*4; tos=ip_protocol->ip_tos; offset=ntohs(ip_protocol->ip_off); printf(“-------------------------ip协议包--------------------＼n“); printf(“版本 :%d＼n“,ip_protocol->ip_version); printf(“首部长度:%d＼n“,header_length); printf(“服务类型 :%d＼n“,tos); printf(“总长度 :%d＼n“,ntohs(ip_protocol->ip_length)); printf(“标识 :%d＼n“,ntohs(ip_protocol->ip_id)); printf(“偏移:%d＼n“,(offset&0x1fff)*8); printf(“生存时间:%d＼n“,ip_protocol->ip_ttl); printf(“协议:%d＼n“,ip_protocol->ip_protocol); switch(ip_protocol->ip_protocol) { case 6: printf(“该数据包协议类型是 Tcp＼n“); break; case 17: printf(“该数据包协议类型是 Udp＼n“); break; case 1: printf(“该数据包协议类型是 Icmp＼n“); break; default: break; } printf(“校验和:%d＼n“,checksum); printf(“源地址 :%s＼n“,inet_ntoa(ip_protocol->ip_source_address)); printf(“目的地址 :%s＼n“,inet_ntoa(ip_protocol->ip_destination_address)); } void ethernet_protocol_packet_callback(u_char *argument,const struct pcap_pkthdr * packet_header, const u_char * packet_content) { u_short ethernet_type; struct ether_header *ethernet_protocol; u_char *mac_string; static int packet_number=1; printf(“****************************************************************＼n“); printf(“ the %d packet is captured ＼n“,packet_number); printf(“------------------------------以太网帧--------------------------＼n“); ethernet_protocol=(struct ether_header *)packet_content; printf(“以太网帧类型:“); ethernet_type=ntohs(ethernet_protocol->ether_type); printf(“%04x＼n“,ethernet_type); switch(ethernet_type) { case 0x0800: printf(“网络层协议是 ip 协议＼n“); break; case 0x0806: printf(“网络层协议是 arp 协议＼n“); break; case 0x8035: printf(“网络层协议是 rarp 协议＼n“); break; default: break; } printf(“MAC源地址:“); mac_string=ethernet_protocol->ether_shost; printf(“%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x＼n“,*mac_string,*(mac_string+1),*(mac_string+2), *(mac_string+3),*(mac_string+4),*(mac_string+5)); printf(“MAC目的地址 :“); mac_string=ethernet_protocol->ether_dhost; printf(“%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x＼n“,*mac_string,*(mac_string+1),*(mac_string+2), *(mac_string+3),*(mac_string+4),*(mac_string+5)); switch(ethernet_type) { case 0x0800 ip_protocol_packet_callback(argument,packet_header,packet_content); break; default: break; } printf(“********************************************************************＼n“); packet_number++; } int main() { pcap_t *pcap_handle; char error_content[PCAP_ERRBUF_SIZE]; char *net_interface; struct bpf_program bpf_filter; char bpf_filter_string[]=“ip“; bpf_u_int32 net_mask; bpf_u_int32 net_ip; net_interface=pcap_lookupdev(error_content); pcap_lookupnet(net_interface,&net_ip,&net_mask,error_content); pcap_handle=pcap_open_live(net_interface,20480,1,0,error_content); pcap_compile(pcap_handle,&bpf_filter,bpf_filter_string,0,net_ip); pcap_setfilter(pcap_handle,&bpf_filter); if(pcap_datalink(pcap_handle)!=DLT_EN10MB) return 0; pcap_loop(pcap_handle,-1,ethernet_protocol_packet_callback,NULL); pcap_close(pcap_handle); } 五、 课程设计结果截图：
六、 课程设计总结：
七、 主要参考资料：
[1]谢希仁．计算机网络[M]．第5版．北京：电子工业出版社，2008． [2]张基温．Visual C++程序开发基础[M]．北京：高等教育出版社，2001． [3]f15瑞．Visual c++网络通信程序开发指南[M]．北京：机械工业出版社，2004．