摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用已涉及到社會的方方面面。本文介紹了INTERNET網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議的特點。重點論述了用Visual C++編程實現(xiàn)Internet信號的協(xié)議分析及處理，以還原其高層應(yīng)用數(shù)據(jù)。同時也介紹了TCP/IP協(xié)議中數(shù)據(jù)重組的具體過程以達到輔助教學的目的.

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；協(xié)議分析；TCP/IP協(xié)議；數(shù)據(jù)重組

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

1.引 言

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將位于各個不同地點的，不同的操作系統(tǒng)和用戶連接起來，并且規(guī)定它們之間如何進行的相互通信的一系列正式的規(guī)則，協(xié)定和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不同的計算機和計算機網(wǎng)絡(luò)之間要相互通信，必須支持相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通信協(xié)議規(guī)定了通信雙方之間的通信過程，包括通信過程中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，必須采用彼此能識別的特定格式。

在典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和通信采用的是分層式設(shè)計方案[1]。

國際標準組織ISO制定了開放互聯(lián)OSI模型[2]。OSI模型分為七層。應(yīng)用層，表示層，會話層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層。

本文所涉及的TCP/IP協(xié)議并不完全符合OSI的七層參考模型，TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。這4層分別為：應(yīng)用層、傳輸層、互連網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層[3]。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議識別是指通過程序分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的協(xié)議頭部和尾部，從而了解其傳遞的信息和相關(guān)的數(shù)據(jù)包在產(chǎn)生和傳輸過程中的行為[4]。協(xié)議解析就是一層一層處理下層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝的頭部和尾部的連續(xù)過程[5]。通過對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行協(xié)議解析后，就可以根據(jù)不同的協(xié)議進行協(xié)議數(shù)據(jù)的還原。協(xié)議還原技術(shù)的理論基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范，根據(jù)各種不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式化的特點，并結(jié)合高速數(shù)據(jù)包捕獲，數(shù)據(jù)解碼，會話重組技術(shù)，從通信雙方傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)中分析通訊雙方交互的過程，還原協(xié)議會話。它根據(jù)協(xié)議規(guī)范的規(guī)定，分析網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流，將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)還原出原始數(shù)據(jù)語義[6]。

本文是在已接收下來的網(wǎng)絡(luò)信號基礎(chǔ)上，利用Visual C++編程，對信號進行協(xié)議解析，以還原其高層應(yīng)用數(shù)據(jù)。本文詳細論述了對網(wǎng)絡(luò)信號進行分層處理的全過程，并且將數(shù)據(jù)報組報的過程顯示出來，這樣有利于教員教學，也可以使學員在學習計算機網(wǎng)絡(luò)時對數(shù)據(jù)報的組報過程有更加直觀和具體的了解。

2 鏈路層協(xié)議分析

主機與公用電話交換網(wǎng)（PSTN）相連時，鏈路層一般采用PPP協(xié)議。與ISDN相連時，鏈路層為PPP、FR協(xié)議。點對點專線連接（路由器加專線組網(wǎng)）鏈路層為PPP、FR、X.25、Cisco PPP協(xié)據(jù)。議。本文采用的數(shù)據(jù)為PPP協(xié)議數(shù)

PPP幀以固定的 0xff+0x03+0x21起始，隨后是IP數(shù)據(jù)報部分，最后是兩個字節(jié)CRC校驗。而Cisco PPP幀一般以0x0f+0x00+0x08+0x00起始，最后加上兩個字節(jié)的CRC校驗。

本程序可以處理任意長度的固定幀頭、幀尾的數(shù)據(jù)。這里在操作界面上設(shè)立了一個文本框，在操作時可以根據(jù)實際數(shù)據(jù)報的報頭輸入幀頭（起始位）和幀尾長度，缺省值分別為4和2。

在處理前應(yīng)該先開辟一個緩沖區(qū)，在CFile這個類中，用Read函數(shù)把整個數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)中。因為每幀IP數(shù)據(jù)報的首部中都記錄了該幀的長度，所以把表示幀長度的字節(jié)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。分別把每一幀數(shù)據(jù)付給一個CString字符串，將該字符串設(shè)置到編輯框中，調(diào)用UpdateData函數(shù)，將原始數(shù)據(jù)報顯示在該編輯框中 。

可以利用與上述相似方法，丟棄幀頭和幀尾幾個字節(jié)，再將數(shù)據(jù)寫到編輯框中，這樣就達到去掉幀頭幀尾，只顯示IP數(shù)據(jù)報的目的。

這里使用CString字符串可以避免使用普通字符串數(shù)組所帶來的一般編程錯誤。但是這是以犧牲性能為代價的。首先，CString對象是傳遞數(shù)值的；其次，臨時CString對象通常在CString表達式中創(chuàng)建。上面兩點都會導致大量的不必要的數(shù)據(jù)移動。因此在這里，只能把一部分數(shù)據(jù)賦給CString字符串，所以在編輯框中只顯示了一部分數(shù)據(jù)報，但這完全可以滿足教學的需要。IP協(xié)議處理

3 IP協(xié)議分析與處理

網(wǎng)際互連協(xié)議（IP）最基本的任務(wù)是提供一個非可靠的、盡最大努力去完成任務(wù)的、無連接的分組投遞系統(tǒng)。說它非可靠，是因為IP所要求的投遞不能保證成功，分組可能丟失或投遞無序或重復投遞，而IP并不檢測這些情況，這些情況也不通知發(fā)送者或接收者；說它無連接，是因為每一個分組的處理都獨立于其它分組，可以經(jīng)由不同路徑到達目的主機，也可能部分分組丟失，而其它分組仍然被投遞，但IP盡最大努力去投遞分組，不輕易拋棄分組，僅當資源用盡或下層物理網(wǎng)失效時才會發(fā)生不可靠的現(xiàn)象。

數(shù)據(jù)報經(jīng)過去掉幀頭、幀尾后，在IP層的處理主要是將報文按源、目的IP地址以及源、目的端口號進行重組。在重組后分別以一對IP地址和端口號為文件名建立文件，然后將屬于該文件的報文寫入該文件，文件名后綴與源文件一致。由于原來開辟的緩沖區(qū)沒有變，所以可以在原來緩沖區(qū)中進行操作。

具體步驟如下：

一：建立一個地址鏈表，用來存放文件名。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

typedef struct node

{CString data；//存放文件名

struct node *next；//指針域

}linkstring；//建立地址鏈表

二：讀一幀數(shù)據(jù)，找到該數(shù)據(jù)首部的IP地址和端口號，將它們轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)，寫該幀數(shù)據(jù)的文件名。文件名保存格式為：

源IP地址-目的IP地址（源端口）-（目的端口）.DAT

如：216.115.107.182-202.41.85.80（80）-（61697）.DAT

三：查找地址鏈表，看鏈表中是否有與該幀相同的文件名，若有，則把該幀數(shù)據(jù)寫到該文件中，若沒有，則將該文件名寫入地址鏈表，再建立一個以上述文件名為名的文件，再把數(shù)據(jù)寫入文件。

四：重復第二步與第三步的操做，直到將數(shù)據(jù)讀完。

4 TCP協(xié)議分析與處理

TCP協(xié)議被稱作一種端對端協(xié)議。這是因為它為兩臺計算機之間的連接起了重要作用：當一臺計算機需要與另一臺遠程計算機連接時，TCP協(xié)議會讓它們建立一個連接、發(fā)送和接收資料以及終止連接。

傳輸控制協(xié)議TCP協(xié)議利用重發(fā)技術(shù)和擁塞控制機制，向應(yīng)用程序提供可靠的通信連接，使它能夠自動適應(yīng)網(wǎng)上的各種變化。即使在 Internet 暫時出現(xiàn)堵塞的情況下，TCP也能夠保證通信的可靠。 TCP報文格式如下：

經(jīng)過了IP層處理的數(shù)據(jù)已經(jīng)按照指定的地址分好類，而且每對通信地址都建立了一個文件。到了TCP層就要根據(jù)工作需要來處理指定的一對通信地址的數(shù)據(jù)，這可以根據(jù)文件名來打開需要的的數(shù)據(jù)，這也需要我們重新開辟一個緩沖區(qū)，把文件讀到緩沖區(qū)里。TCP層的主要工作是把每一幀數(shù)據(jù)報按照發(fā)送序號排序。然后再將TCP首部去掉，這樣就能得到最后的報文。

具體操作步驟如下：

一：開辟一個緩沖區(qū)，將文件讀進來。

二：去掉IP首部，再把數(shù)據(jù)顯示在編輯框中。處理方法與網(wǎng)絡(luò)接口層去掉幀頭的方法相似。

三：建立發(fā)送序號鏈表。這個鏈表里每個單元分別記錄了發(fā)送序號，偏移量，每幀長度。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

偏移量是指每幀的首字節(jié)在整個緩沖區(qū)中的位置，幀長是指每一幀在去掉TCP頭后的每幀的長度。

四：按照發(fā)送序號把數(shù)據(jù)在鏈表中排序，形成新的鏈表。建立一個名為“l(fā)ast.DAT”的新文件，然后將排好序的每一幀數(shù)據(jù)去掉TCP頭寫進文件。這樣得到的就是最后需要的報文。

五：將最后形成的報文顯示在編輯框中。

最后形成的文件就是應(yīng)用數(shù)據(jù)?？梢园凑詹煌丝谒屯鶓?yīng)用層處理。

5結(jié)論

本文詳細論述了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從鏈路層到傳輸層處理的詳細過程，對實際工作還是有一定價值的，尤其在教學方面，對老師有很大的幫助。本程序?qū)?shù)據(jù)報分析得十分具體，這就使得學生在上課時對數(shù)據(jù)包組報過程有一個很直觀的印象，對學習IP以及TCP協(xié)議有很大的幫助。

參考文獻

[1]陳亮，龔儉，徐選.應(yīng)用層算法協(xié)議識別算法綜述[J].計算機科學.2007，7.34（7）.73-75

[2]Douglas E.Comer著.林瑤，蔣惠，杜蔚軒等譯.用TCP/IP進行網(wǎng)際互聯(lián)（卷1）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001

[3]謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò)（第四版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：170-194.

[4]徐龍.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦編程技巧與維護.2009，8.74-76.

[5] RFC793.Internet工程任務(wù)組.Transmission Control Protocol[s].1981

[6] 戴宗昆，羅萬伯.信息系統(tǒng)安全[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002