基于C#的網(wǎng)絡(luò)嗅探器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 編 號(hào)： 審定成績： xxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目：基于c#的網(wǎng)絡(luò)嗅探器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué) 院 名 稱 ：計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué) 生 姓 名 ：x x專 業(yè) ：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級(jí) ：學(xué) 號(hào) ：指 導(dǎo) 教 師 ：x x x答辯組 負(fù)責(zé)人 ：填表時(shí)間： 2009 年 4 月xxxx大學(xué)教務(wù)處目錄1 引 言11.1 開發(fā)背景11.2 開發(fā)意義12 系統(tǒng)分析22.1 設(shè)計(jì)概述22.1.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)22.1.2 開發(fā)環(huán)境22.2 開發(fā)相關(guān)技術(shù)簡介22.2.1 c#語言簡介22.2.2 嗅探技術(shù)簡介32.2.3 tcp/ip協(xié)議42.2.4 數(shù)據(jù)包簡介62.3 可行性分析83 詳細(xì)設(shè)計(jì)93.1 設(shè)

2、計(jì)原理93.2 功能說明123.3 系統(tǒng)實(shí)施123.4 系統(tǒng)測試144 論文總結(jié)195 參考文獻(xiàn)206 致 謝211 引 言1.1 開發(fā)背景隨著各種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷出現(xiàn)、應(yīng)用和發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛，其作用也越來越重要。但是由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟硬件的脆弱性和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性以及地理分布的位置、自然環(huán)境、自然破壞以及人為因素的影響，不僅增加了信息存儲(chǔ)、處理的風(fēng)險(xiǎn)，也給信息傳送帶來了新的問題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問題越來越嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)破壞所造成的損失越來越大。internet的安全已經(jīng)成為亟待解決的問題。多數(shù)黑客入侵成功并植入后門后的第一件事就是選擇一個(gè)合適當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的嗅探器，以獲得更多的受侵者

3、的信息。嗅探器是一種常用的收集有用數(shù)據(jù)的方法，可以作為分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)嗅探器就是利用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口截獲其他計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)文的一種工具，而且它與一般的鍵盤捕獲程序不同。鍵盤捕獲程序捕獲在終端上輸入的鍵值，而嗅探器捕獲的則是真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文.如果把網(wǎng)絡(luò)嗅探器放置于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行捕獲的一種被動(dòng)監(jiān)聽手段，是一種常用的收集有用數(shù)據(jù)的方法，可以分析各種信息包并描述出網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和使用的機(jī)器，由于它接收任何一個(gè)在同一網(wǎng)段上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，所以也就存在著捕獲密碼、各種信息、秘密文檔等一些沒有加密的信息的可能性。這成為黑客們常用的擴(kuò)大戰(zhàn)果的方法，用來奪取其他主機(jī)的控制權(quán)。當(dāng)然嗅探器的正當(dāng)

4、用處主要是網(wǎng)絡(luò)管理人員分析網(wǎng)絡(luò)的流量，以便找出所關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)中潛在的問題。例如，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的某一段運(yùn)行得不是很好，報(bào)文的發(fā)送比較慢，而我們又不知道問題出在什么地方，此時(shí)就可以用嗅探器截獲網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包，分析問題的所在。11.2 開發(fā)意義本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于c#的網(wǎng)絡(luò)嗅探器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由于本人能力上的限度，只是對(duì)抓取到的本機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的通信數(shù)據(jù),比如說協(xié)議類型，源、目的地址和端口、數(shù)據(jù)包的大小等加以分析，而無法做到像sniffer或者影音神探那種成熟的嗅探器所擁有的強(qiáng)大功能。作為從事網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的人員來說，要想有效地利用它、防范它，就得深入地學(xué)習(xí)、分析網(wǎng)絡(luò)嗅探技術(shù)。最為重要的是，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)嗅探器的設(shè)計(jì)與

5、實(shí)現(xiàn)，使我對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)信息安全等有了切身的體會(huì)與融入，同時(shí)也是對(duì)大學(xué)四年的學(xué)以致用，不斷提高自我的一種有效途徑。2 系統(tǒng)分析2.1 設(shè)計(jì)概述基于c#的網(wǎng)絡(luò)嗅探器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，首先就是要設(shè)定好實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，確定開發(fā)的環(huán)境。有個(gè)合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)使得在設(shè)計(jì)過程中不茫然，思路更清楚。而一個(gè)好的開發(fā)環(huán)境對(duì)提高開發(fā)的效率同樣起著很重要的作用。2.1.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的網(wǎng)絡(luò)嗅探器。具備以下功能：1、實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡潔的易操作的計(jì)算機(jī)操作用戶界面2、實(shí)現(xiàn)抓取數(shù)據(jù)包的功能3、實(shí)現(xiàn)暫停抓取數(shù)據(jù)包的功能4、實(shí)現(xiàn)清空列表的功能5、實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)包詳細(xì)信息的顯示功能2.1.2 開發(fā)環(huán)境microsoft vi

6、sual studio 2005，windows xp2.2 開發(fā)相關(guān)技術(shù)簡介本節(jié)將對(duì)本設(shè)計(jì)中用到的一些主要技術(shù)進(jìn)行簡單的介紹。2.2.1 c#語言簡介c#是微軟于2000年提出的一種源于c+、類似于java的面向?qū)ο缶幊陶Z言，適合于分布式環(huán)境中的組件開發(fā)。c# 是專門為.net設(shè)計(jì)的，也是.net編程的首選語言。c的產(chǎn)生是因?yàn)槲④浽?net上需要一種類java的語言，而java本身卻不能勝任這一需求。c太像c+了，以至于它很難給人帶來體驗(yàn)新事物時(shí)的那種興奮。不過，絕大部分的c+開發(fā)者將會(huì)因?yàn)閏保留了c+中大部分其喜歡的、強(qiáng)大的、令人激動(dòng)的功能而選擇使用它。c通過避免一般的編程錯(cuò)誤和自動(dòng)資源管

7、理，使得c的穩(wěn)定性得到了極大的增強(qiáng)。另外，c#語言功能強(qiáng)大且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象之間的轉(zhuǎn)換，輕松實(shí)現(xiàn)各種對(duì)象轉(zhuǎn)換成字符串。鑒于以上種種，我選用c#作為我本次設(shè)計(jì)的開發(fā)語言。22.2.2 嗅探技術(shù)簡介數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上是以很小的稱為幀（frame）的單位傳輸?shù)?，幀由幾部分組成，不同的部分執(zhí)行不同的功能。幀通過特定的稱為網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的軟件進(jìn)行成型，然后通過網(wǎng)卡發(fā)送到網(wǎng)線上，通過網(wǎng)線到達(dá)它們的目的機(jī)器，在目的機(jī)器的一端執(zhí)行相反的過程。接收端機(jī)器的以太網(wǎng)卡捕獲到這些幀，并告訴操作系統(tǒng)幀已到達(dá)，然后對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。就是在這個(gè)傳輸和接收的過程中，存在安全方面的問題。 每一個(gè)在局域網(wǎng)（lan）上的工作站都有其硬件地址，這些

8、地址惟一地表示了網(wǎng)絡(luò)上的機(jī)器（這一點(diǎn)與internet地址系統(tǒng)比較相似）。當(dāng)用戶發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，這些數(shù)據(jù)包就會(huì)發(fā)送到lan上所有可用的機(jī)器。3 圖示：一個(gè)簡單的局域網(wǎng)組成 在一般情況下，網(wǎng)絡(luò)上所有的機(jī)器都可以“聽”到通過的流量，但對(duì)不屬于自己的數(shù)據(jù)包則不予響應(yīng)（換句話說，工作站a不會(huì)捕獲屬于工作站b的數(shù)據(jù)，而是簡單地忽略這些數(shù)據(jù)）。 嗅探器工作在網(wǎng)絡(luò)的底層，在網(wǎng)絡(luò)上監(jiān)聽數(shù)據(jù)包來獲取敏感信息。從原理上來說，在一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的收發(fā)是由網(wǎng)卡來完成的，網(wǎng)卡接收到傳輸來的數(shù)據(jù)，網(wǎng)卡內(nèi)的單片程序接收數(shù)據(jù)幀的目的mac地址，根據(jù)計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序設(shè)置的接收模式判斷該不該接收，認(rèn)為該接收就接收后

9、產(chǎn)生中斷信號(hào)通知cpu，認(rèn)為不該接收就丟掉不管，所以不該接收的數(shù)據(jù)網(wǎng)卡就截?cái)嗔耍?jì)算機(jī)根本就不知道。對(duì)于網(wǎng)卡來說一般有四種接收模式：a)廣播方式：該模式下的網(wǎng)卡能夠接收網(wǎng)絡(luò)中的廣播信息。b)組播方式：設(shè)置在該模式下的網(wǎng)卡能夠接收組播數(shù)據(jù)。c)直接方式：在這種模式下，只有目的網(wǎng)卡才能接收該數(shù)據(jù)。d)混雜模式：在這種模式下的網(wǎng)卡能夠接收一切通過它的數(shù)據(jù)，而不管該數(shù)據(jù)是否是傳給它的。首先，在以太網(wǎng)中是基于廣播方式傳送數(shù)據(jù)的，也就是說，所有的物理信號(hào)都要經(jīng)過我的機(jī)器。其次，如果某個(gè)工作站的網(wǎng)絡(luò)接口處于混雜模式,那么它就可以捕獲網(wǎng)絡(luò)上所有的數(shù)據(jù)包和幀。sniffor程序是一種利用以太網(wǎng)的特性把網(wǎng)絡(luò)適配卡

10、（nic，一般為以太網(wǎng)卡）置為混雜模式狀態(tài)的工具，一旦網(wǎng)卡設(shè)置為這種模式，它就能接收傳輸在網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)信息包,而不管該數(shù)據(jù)是否傳給它的。4 2.2.3 tcp/ip協(xié)議因特網(wǎng)是一個(gè)發(fā)展非?；钴S的領(lǐng)域。在1968年，它的早期研究成果開始嶄露頭角，后來便出現(xiàn)了它的前身arpanet，arpanet為表現(xiàn)因特網(wǎng)特性的試驗(yàn)平臺(tái)做出了重大貢獻(xiàn)，1973年，因特網(wǎng)正式面世。從那時(shí)起，關(guān)于因特網(wǎng)的研究和努力就一直沒有間斷過，其中大部分努力都是圍繞著被稱為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)新型賽博空間所需要的標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行的。因特網(wǎng)協(xié)議及其標(biāo)準(zhǔn)與世界上任何其他事物的結(jié)構(gòu)不同，它總是由一些機(jī)構(gòu)或?qū)I(yè)人士中的個(gè)人首先提出的。為了了解新的協(xié)

11、議是如何出現(xiàn)并最終成為標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)該首先熟悉縮寫詞rfc，即request for comment。它的發(fā)展變遷過程要追溯到1 9 6 9年，起因是由于因特網(wǎng)的成員過于分散。正如這個(gè)詞的字面意思所示，這些文檔是一些實(shí)用文檔、方法、測試結(jié)果、模型甚至完整的規(guī)范。因特網(wǎng)社會(huì)的成員可以閱讀，也可以把意見反饋給rfc，如果這些想法（或基本原理）被社會(huì)接受，就有可能成為標(biāo)準(zhǔn)。在因特網(wǎng)社會(huì)中關(guān)于r f c的用法（m o）以及如何操作并沒有太大的變化。1969年，當(dāng)時(shí)只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)社會(huì)不超過一百位專業(yè)人員；隨著因特網(wǎng)的飛速發(fā)展，因特網(wǎng)不但需要一個(gè)機(jī)構(gòu)來集中和協(xié)調(diào)這些成果，并且需要制定一個(gè)最低要求的準(zhǔn)則，至

12、少能在成員之間進(jìn)行有效的通信并取得相互了解。1974年前后，擺在arpanet面前的形勢很清晰了，通信聯(lián)絡(luò)需要進(jìn)一步擴(kuò)展，它需要的不僅是要能容納成倍增加的通信媒體，而且要了解早已存在于群組中的許多領(lǐng)域的意義。這個(gè)領(lǐng)域需要一個(gè)管理者。大約在1977年，隨著作為因特網(wǎng)實(shí)驗(yàn)備忘錄（ien）一部分的許多實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，著名的t c p / i p協(xié)議獲得了發(fā)展的動(dòng)力。沒過多久（1986年），為了rfc討論的需要，需要建立一個(gè)由工程技術(shù)人員組成的、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展負(fù)責(zé)的工作機(jī)構(gòu)，以便有效地引導(dǎo)因特網(wǎng)的發(fā)展成長，這樣，因特網(wǎng)工程工作組（ineng）成立了。今天，因特網(wǎng)工程部（ietf）和因特網(wǎng)研究部（trtf）成

13、為對(duì)因特網(wǎng)近期工程需求和遠(yuǎn)期研究目標(biāo)負(fù)責(zé)、并擔(dān)負(fù)重任的兩個(gè)工作組。這兩個(gè)組織曾直接隸屬于國際網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行委員會(huì)（iab），現(xiàn)在屬于因特網(wǎng)協(xié)會(huì)（1992年成立），這個(gè)協(xié)會(huì)最終也是為因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展負(fù)責(zé)的。但是，如果你是一個(gè)因特網(wǎng)上的常客，可能對(duì)縮略詞iab并不滿意，的確，在iab的逐步發(fā)展并走向成熟過程中，iab將它的名字改為“internet architecture board”（由“activities”改為“architecture”），因?yàn)閕 a b在因特網(wǎng)發(fā)展的運(yùn)作方面并沒起多大作用。談到rfc標(biāo)準(zhǔn)，那么首先考慮到的應(yīng)該是rfc733。如果有關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的想法或?qū)σ蛱鼐W(wǎng)有益的新技術(shù)，可以把它

14、作為rfc提交給因特網(wǎng)社會(huì)。作為iab成員之一的rfc編輯，決定著rfc的發(fā)表，對(duì)任一正式文檔，rfc都有一種確定的風(fēng)格和格式。5現(xiàn)今因特網(wǎng)上用到的主要協(xié)議有：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（udp），次要文件傳輸協(xié)議（tftp），網(wǎng)際協(xié)議（ip），因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議(icmp)，傳輸控制協(xié)議(tcp)，地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(arp)，虛終端協(xié)議(telnet)，反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(rarp)，外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(egp)版本2，引導(dǎo)協(xié)議(bootp)，路由信息協(xié)議(rip)，距離向量多播路由協(xié)議(dvmrp)。下面對(duì)其中的4個(gè)協(xié)議做一些簡單的介紹： ip :網(wǎng)際協(xié)議ip是tcp/ip的心臟，也是網(wǎng)絡(luò)層中最重要的協(xié)議。ip層

15、接收由更低層（網(wǎng)絡(luò)接口層例如以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）發(fā)來的數(shù)據(jù)包，并把該數(shù)據(jù)包發(fā)送到更高層-tcp或udp層；相反，ip層也把從tcp或udp層接收來的數(shù)據(jù)包傳送到更低層。ip數(shù)據(jù)包是不可靠的，因?yàn)閕p并沒有做任何事情來確認(rèn)數(shù)據(jù)包是按順序發(fā)送的或者沒有被破壞。ip數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的主機(jī)的地址（源地址）和接收它的主機(jī)的地址（目的地址）。 高層的tcp和udp服務(wù)在接收數(shù)據(jù)包時(shí)，通常假設(shè)包中的源地址是有效的。也可以這樣說，ip地址形成了許多服務(wù)的認(rèn)證基礎(chǔ)，這些服務(wù)相信數(shù)據(jù)包是從一個(gè)有效的主機(jī)發(fā)送來的。ip確認(rèn)包含一個(gè)選項(xiàng)，叫作ip source routing，可以用來指定一條源地址和目的地址之間的

16、直接路徑。對(duì)于一些tcp和udp的服務(wù)來說，使用了該選項(xiàng)的ip包好象是從路徑上的最后一個(gè)系統(tǒng)傳遞過來的，而不是來自于它的真實(shí)地點(diǎn)。這個(gè)選項(xiàng)是為了測試而存在的，說明了它可以被用來欺騙系統(tǒng)來進(jìn)行平常是被禁止的連接。那么，許多依靠ip源地址做確認(rèn)的服務(wù)將產(chǎn)生問題并且會(huì)被非法入侵。 tcp:如果ip數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的tcp數(shù)據(jù)包，那么ip將把它們向上傳送到tcp層。tcp將包排序并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛電路間的連接。tcp數(shù)據(jù)包中包括序號(hào)和確認(rèn)，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。 tcp將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序，例如telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送

17、回tcp層，tcp層便將它們向下傳送到ip層，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和物理介質(zhì)，最后到接收方。 面向連接的服務(wù)（例如telnet、ftp、rlogin、x windows和smtp）需要高度的可靠性，所以它們使用了tcp。dns在某些情況下使用tcp（發(fā)送和接收域名數(shù)據(jù)庫），但使用udp傳送有關(guān)單個(gè)主機(jī)的信息。 udp:udp與tcp位于同一層，但對(duì)于數(shù)據(jù)包的順序錯(cuò)誤或重發(fā)。因此，udp不被應(yīng)用于那些使用虛電路的面向連接的服務(wù)，udp主要用于那些面向查詢-應(yīng)答的服務(wù)，例如nfs。相對(duì)于ftp或telnet，這些服務(wù)需要交換的信息量較小。使用udp的服務(wù)包括ntp（網(wǎng)落時(shí)間協(xié)議）和dns（dns也使用tc

18、p）。 欺騙udp包比欺騙tcp包更容易，因?yàn)閡dp沒有建立初始化連接（也可以稱為握手）（因?yàn)樵趦蓚€(gè)系統(tǒng)間沒有虛電路），也就是說，與udp相關(guān)的服務(wù)面臨著更大的危險(xiǎn)。 icmp: icmp與ip位于同一層，它被用來傳送ip的的控制信息。它主要是用來提供有關(guān)通向目的地址的路徑信息。icmp的redirect信息通知主機(jī)通向其他系統(tǒng)的更準(zhǔn)確的路徑，而unreachable信息則指出路徑有問題。另外，如果路徑不可用了，icmp可以使tcp連接體面地終止。ping是最常用的基于icmp的服務(wù)。62.2.4 數(shù)據(jù)包簡介 “包”(packet)是tcp/ip協(xié)議通信傳輸中的數(shù)據(jù)單位，一般也稱“數(shù)據(jù)包”。有

19、人說，局域網(wǎng)中傳輸?shù)牟皇恰皫?frame)嗎？沒錯(cuò)，但是tcp/ip協(xié)議是工作在osi模型第三層(網(wǎng)絡(luò)層)、第四層(傳輸層)上的，而幀是工作在第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)。上一層的內(nèi)容由下一層的內(nèi)容來傳輸，所以在局域網(wǎng)中，“包”是包含在“幀”里的。osi(open system interconnection，開放系統(tǒng)互聯(lián))模型是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)定義的標(biāo)準(zhǔn)，它定義了一種分層體系結(jié)構(gòu)，在其中的每一層定義了針對(duì)不同通信級(jí)別的協(xié)議。osi模型有5層，1到5層分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層。osi模型在邏輯上可分為兩個(gè)部分：低層的1至3層關(guān)注的是原始數(shù)據(jù)的傳輸；高層的4至5層關(guān)

20、注的是網(wǎng)絡(luò)下的應(yīng)用程序。 我們可以用一個(gè)形象一些的例子對(duì)數(shù)據(jù)包的概念加以說明：我們在郵局郵寄產(chǎn)品時(shí)，雖然產(chǎn)品本身帶有自己的包裝盒，但是在郵寄的時(shí)候只用產(chǎn)品原包裝盒來包裝顯然是不行的。必須把內(nèi)裝產(chǎn)品的包裝盒放到一個(gè)郵局指定的專用紙箱里，這樣才能夠郵寄。這里，產(chǎn)品包裝盒相當(dāng)于數(shù)據(jù)包，里面放著的產(chǎn)品相當(dāng)于可用的數(shù)據(jù)，而專用紙箱就相當(dāng)于幀，且一個(gè)幀中只有一個(gè)數(shù)據(jù)包。 “包”聽起來非常抽象，那么是不是不可見的呢？通過一定技術(shù)手段，是可以感知到數(shù)據(jù)包的存在的。比如在windows 2000 server中，把鼠標(biāo)移動(dòng)到任務(wù)欄右下角的網(wǎng)卡圖標(biāo)上(網(wǎng)卡需要接好雙絞線、連入網(wǎng)絡(luò))，就可以看到“發(fā)送：包，收到：包

21、”的提示。（詳見下圖）通過數(shù)據(jù)包捕獲軟件，也可以將數(shù)據(jù)包捕獲并加以分析。 就是用網(wǎng)絡(luò)嗅探器捕獲數(shù)據(jù)包，可以查看捕獲到的數(shù)據(jù)包的mac地址、ip地址、協(xié)議類型端口號(hào)等細(xì)節(jié)。通過分析這些數(shù)據(jù)，網(wǎng)管員就可以知道網(wǎng)絡(luò)中到底有什么樣的數(shù)據(jù)包在活動(dòng)了。數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，不是三言兩語能夠說清的，在這里主要了解一下它的關(guān)鍵構(gòu)成就可以了，這對(duì)于理解tcp/ip協(xié)議的通信原理是非常重要的。數(shù)據(jù)包主要由“目的ip地址”、“源ip地址”、“凈載數(shù)據(jù)”等部分構(gòu)成。 數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)與我們平常寫信非常類似，目的ip地址是說明這個(gè)數(shù)據(jù)包是要發(fā)給誰的，相當(dāng)于收信人地址；源ip地址是說明這個(gè)數(shù)據(jù)包是發(fā)自哪里的，相當(dāng)于發(fā)信人地址

22、；而凈載數(shù)據(jù)相當(dāng)于信件的內(nèi)容。 正是因?yàn)閿?shù)據(jù)包具有這樣的結(jié)構(gòu)，安裝了tcp/ip協(xié)議的計(jì)算機(jī)之間才能相互通信。我們在使用基于tcp/ip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中其實(shí)傳遞的就是數(shù)據(jù)包。比如說當(dāng)你上網(wǎng)打開網(wǎng)頁，這個(gè)簡單的動(dòng)作，就是你先發(fā)送數(shù)據(jù)包給網(wǎng)站，它接收到了之后，根據(jù)你發(fā)送的數(shù)據(jù)包的ip地址，返回給你網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)包，也就是說，網(wǎng)頁的瀏覽，實(shí)際上就是數(shù)據(jù)包的交換。理解數(shù)據(jù)包，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理的網(wǎng)絡(luò)安全具有至關(guān)重要的意義。2.3 可行性分析可行性研究(feasibility study)是通過對(duì)項(xiàng)目的主要內(nèi)容和配套條件，如市場需求、資源供應(yīng)、建設(shè)規(guī)模、工藝路線、設(shè)備選型、環(huán)境影響、資金籌措、盈利能力等，從技

23、術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工程等方面進(jìn)行調(diào)查研究和分析比較，并對(duì)項(xiàng)目建成以后可能取得的財(cái)務(wù)、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測，從而提出該項(xiàng)目是否值得投資和如何進(jìn)行建設(shè)的咨詢意見，為項(xiàng)目決策提供依據(jù)的一種綜合性的系統(tǒng)分析方法?？尚行匝芯繎?yīng)具有預(yù)見性、公正性、可靠性、科學(xué)性的特點(diǎn)。7當(dāng)然這次論文的可行性研究并沒有上述的如此意義重大，只是理清整個(gè)系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的大致過程，也就是在較高層次上以較抽象的方式進(jìn)行的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的過程。它的目的不是解決問題，而是確定問題是否值得去解決。當(dāng)然在現(xiàn)階段這樣的信息安全背景下，網(wǎng)絡(luò)嗅探器的研究與使用的價(jià)值是毋庸置疑的。不僅可以有效地診斷網(wǎng)絡(luò)狀況，更可以為信息安全戰(zhàn)打攻堅(jiān)戰(zhàn)。3 詳細(xì)

24、設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)原理嗅探器是如何工作的？如何竊聽網(wǎng)絡(luò)上的信息？網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)總是在流動(dòng)中，從一處到另外一處，而互聯(lián)網(wǎng)是由錯(cuò)綜復(fù)雜的各種網(wǎng)絡(luò)交匯而成的，也就是說:當(dāng)你的數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一臺(tái)電腦到另一臺(tái)電腦的時(shí)候，通常會(huì)經(jīng)過大量不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，(我們用tracert命令就可以看到這種路徑是如何進(jìn)行的)。如果傳輸過程中，有人看到了傳輸中的數(shù)據(jù)，那么問題就出現(xiàn)了這就好比我們用手機(jī)給人發(fā)了一條短信，結(jié)果除了發(fā)送對(duì)象以外，還發(fā)到別人的手機(jī)上了一樣，這樣說或許還不是很可怕，要是傳送的數(shù)據(jù)是企業(yè)的機(jī)密文件呢，或是用戶的信用卡帳號(hào)和密碼呢？8嗅探偵聽主要有兩種途徑，一種是將偵聽工具軟件放到網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備或者

25、放到可以控制網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的電腦上，(比如網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，路由器)當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)這樣的效果可能也需要通過其他黑客技術(shù)來實(shí)現(xiàn):比如通過木馬方式將嗅探器發(fā)給某個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員，使其不自覺的為攻擊者進(jìn)行了安裝。另外一種是針對(duì)不安全的局域網(wǎng)(采用交換hub實(shí)現(xiàn))，放到個(gè)人電腦上就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)局域網(wǎng)的偵聽，這里的原理是這樣的:共享hub獲得一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)需要接收的數(shù)據(jù)時(shí)，并不是直接發(fā)送到指定主機(jī)，而是通過廣播方式發(fā)送到每個(gè)電腦，對(duì)于處于接受者地位的電腦就會(huì)處理該數(shù)據(jù)，而其他非接受者的電腦就會(huì)過濾這些數(shù)據(jù)，這些操作與電腦操作者無關(guān)，是系統(tǒng)自動(dòng)完成的，但是電腦操作者如果有意的話，就可以將那些原本不屬于他的數(shù)據(jù)打開，這就是安

26、全隱患！以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸是基于“共享”原理的：所有的同一本地網(wǎng)范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)共同接收到相同的數(shù)據(jù)包。這意味著計(jì)算機(jī)直接的通訊都是透明可見的。正是因?yàn)檫@樣的原因，以太網(wǎng)卡都構(gòu)造了硬件的“過濾器”。這個(gè)過濾器將忽略掉一切和自己無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息。事實(shí)上是忽略掉了與自身mac地址不符合的信息。嗅探程序正是利用了這個(gè)特點(diǎn)，它主動(dòng)的關(guān)閉了這個(gè)過濾器，也就是前面提到的設(shè)置網(wǎng)卡“混雜模式”。因此，嗅探程序就能夠接收到整個(gè)以太網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)了信息了。9 什么是以太網(wǎng)的mac地址（mac：media access control），由于大量的計(jì)算機(jī)在以太網(wǎng)內(nèi)“共享“數(shù)據(jù)流，所以必須有一個(gè)統(tǒng)一的辦法用來區(qū)分傳遞給不同

27、計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)流的。這種問題不會(huì)發(fā)生在撥號(hào)用戶身上，因?yàn)橛?jì)算機(jī)會(huì)假定一切數(shù)據(jù)都由你發(fā)送給modem，然后通過電話線傳送出去?？墒牵?dāng)你發(fā)送數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)上的時(shí)候，你必須弄清楚，哪臺(tái)計(jì)算機(jī)是你發(fā)送數(shù)據(jù)的對(duì)象。的確，現(xiàn)在有大量的雙向通訊程序出現(xiàn)了，看上去，他們好像只會(huì)在兩臺(tái)機(jī)器內(nèi)交換信息，可是你要明白，以太網(wǎng)的信息是共享的，其他用戶，其實(shí)一樣接收到了你發(fā)送的數(shù)據(jù)，只不過是被過濾器給忽略掉了。10 舉例一下，很多的小型局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)用戶都為實(shí)現(xiàn)文件和打印共享，安裝了“netbeui” 因?yàn)樗皇腔趖cp/ip協(xié)議的，所以來自于網(wǎng)絡(luò)的黑客一樣無法得知他們的設(shè)備情況?；趓aw協(xié)議，傳輸和接收都在以太網(wǎng)里起

28、著支配作用。你不能直接發(fā)送一個(gè)raw數(shù)據(jù)給以太網(wǎng)，你必須先做一些事情，讓以太網(wǎng)能夠理解你的意思。這有點(diǎn)類似于發(fā)短信的方法，你不可能直接把一條短信直接發(fā)送出去，你還要輸入對(duì)方的手機(jī)號(hào)碼才可以發(fā)送，同樣的網(wǎng)絡(luò)上的傳輸數(shù)據(jù)也是一個(gè)道理。11以下是一個(gè)幫助我們理解數(shù)據(jù)傳送的簡單圖示： _ /. /.internet. +-+ +-+.+-+ 用戶a-路由.用戶b +-+ +-+.+-+ ./ -/ +-+ 嗅探器 +-+ 用戶a ip 地址: 0用戶b ip 地址: 現(xiàn)在知道用戶a要于用戶b進(jìn)行計(jì)算機(jī)通訊，用戶a需要為0到用戶b 19

29、的通訊建立一個(gè)ip包 。這個(gè)ip包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，它必須能夠穿透路由器。因此，用戶a必須首先提交這個(gè)包給路由器。由每個(gè)路由器考查目地ip地址然后決定傳送路徑。 用戶a 所知道的只是本地與路由連接和用戶b的ip地址。用戶a并不清楚網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)情況和路由走向。用戶a必須告訴路由器準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的情況，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)大概是這樣的： +-+-+-+-+-+-+ 目標(biāo) mac +-+-+-+-+-+-+ 源 mac +-+-+-+-+-+-+ 0x0800 +-+-+-+ ip 包 +-+-+-+-+-+ crc校驗(yàn) +-+-+-+-+ 理解一下這個(gè)結(jié)構(gòu)，用戶a的計(jì)算機(jī)建立了一個(gè)數(shù)據(jù)包

30、假設(shè)它由100個(gè)字節(jié)的長度（假設(shè)一下，20 個(gè)字節(jié)是ip信息，20個(gè)字節(jié)是tcp信息，還有60個(gè)字節(jié)為傳送的數(shù)據(jù)）?，F(xiàn)在把這個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng),放14個(gè)字節(jié)在目的mac地址之前，源mac地址還要置一個(gè)0x0800的標(biāo)記，他指示出了tcp/ip棧后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，也附加了4個(gè)字節(jié)用于做crc校驗(yàn)（crc校驗(yàn)用來檢查傳輸數(shù)據(jù)的正確性）。 現(xiàn)在發(fā)送數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)，所有在局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過適配器都能夠發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)據(jù)包，其中也包括路由適配器，嗅探器和其他一些機(jī)器。通常，適配器都具有一塊芯片用來做結(jié)構(gòu)比較的，檢查結(jié)構(gòu)中的目地mac地址和自己的mac地址，如果不相同，則適配器會(huì)丟棄這個(gè)結(jié)構(gòu)。這個(gè)操作會(huì)由硬件

31、來完成，所以，對(duì)于計(jì)算機(jī)內(nèi)的程序來說，整個(gè)過程時(shí)毫無察覺的。當(dāng)路由器的以太網(wǎng)適配器發(fā)現(xiàn)這個(gè)結(jié)構(gòu)后，它會(huì)讀取網(wǎng)絡(luò)信息，并且去掉前14個(gè)字節(jié)，跟蹤4個(gè)字節(jié)。查找0x0800標(biāo)記，然后對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理（它將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況推測出下一個(gè)最快路由節(jié)點(diǎn)，從而最快傳送數(shù)據(jù)到預(yù)定的目標(biāo)地址）。設(shè)想，只有路由機(jī)器能夠檢查這個(gè)結(jié)構(gòu)，并且所有其他的機(jī)器都忽略這個(gè)結(jié)構(gòu)，則嗅探器無論如何也無法檢測到這個(gè)結(jié)構(gòu)的。mac地址的格式是什么？以太網(wǎng)卡的mac地址是一組48比特的數(shù)字，這48比特分為兩個(gè)部分組成，前面的24比特用于表示以太網(wǎng)卡的廠商id，后面的24比特是一組序列號(hào)，是由廠商進(jìn)行分派的，就像我們身份證上的號(hào)碼一樣具有

32、全球唯一性。這樣可以擔(dān)保沒有任何兩塊網(wǎng)卡的mac地址是相同的（當(dāng)然可以通過特殊的方法實(shí)現(xiàn)）。如果出現(xiàn)相同的地址，將發(fā)生問題，所有這一點(diǎn)是非常重要的。這24比特被稱之為oui（organizationally unique identifier）?？墒?，oui的真實(shí)長度只有22比特，還有兩個(gè)比特用于其他：一個(gè)比特用來校驗(yàn)是否是廣播或者多播地址，另一個(gè)比特用來分配本地執(zhí)行地址（一些網(wǎng)絡(luò)允許管理員針對(duì)具體情況再分配mac地址）。舉個(gè)例子，你的mac地址在網(wǎng)絡(luò)中表示為 03 00 00 00 00 01 。第一個(gè)字節(jié)所包含的值二進(jìn)制表示方法為00000011?？梢钥吹?，最后兩個(gè)比特都被置為真值。他指定

33、了一個(gè)多播模式，向所有的計(jì)算機(jī)進(jìn)行廣播，使用了“netbeui”協(xié)議（一般的，在windows計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中，文件共享傳輸?shù)仁遣皇褂胻cp/ip協(xié)議的）。123.2 功能說明本次論文我們只對(duì)抓取到的本機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的通信數(shù)據(jù)(如協(xié)議類型，源、目的地址和端口、數(shù)據(jù)包的大小等)加以分析，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的網(wǎng)絡(luò)嗅探器。一個(gè)窗體顯示主頁面，另一個(gè)頁面顯示詳細(xì)的包信息。詳細(xì)信息頁面，我們顯示一下信息：開始時(shí)間：嗅探器抓取數(shù)據(jù)包的時(shí)間；源端口：源目的ip地址+端口號(hào)；目的端口：目的ip地址+端口號(hào)；協(xié)議類型：只分析一下常見的類型，如icmp, igmp,ip, tcp,udp；版本信息：協(xié)議的版本；生存時(shí)間：數(shù)據(jù)

34、包的生命周期；報(bào)頭大?。簣?bào)文報(bào)首部大?。粓?bào)文總長：整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的大??；優(yōu)先級(jí)別：提供七個(gè)級(jí)別，分別是routine = 0,priority = 1,immediate = 2,flash = 3,flashoverride = 4,criticecp = 5,internetworkcontrol = 6,networkcontrol = 7；延遲：normaldelay = 0、 lowdelay = 1；吞吐量：normalthroughput = 0,highthroughput = 1；可靠性：normalreliability = 0,highreliability = 1；133.

35、3 系統(tǒng)實(shí)施(1) microsoft visual studio 2005中新建項(xiàng)目windows應(yīng)用程序packermonitor。(2)添加窗體文件和類文件，分別命名packetform.cs、packetmonitorform.cs和packet.cs、packetmonitor.cs。packetform.cs實(shí)現(xiàn)主頁面，packetmonitorform.cs實(shí)現(xiàn)詳細(xì)信息頁面。14 (3)編碼，詳細(xì)的代碼如源程序。當(dāng)使用c#系統(tǒng)類提供的接口取到數(shù)據(jù)包的bite流時(shí)，對(duì)流的初始化處理如下：public packet(byte raw, datetime time) if (raw =

36、 null)throw new argumentnullexception();if (raw.length 4; m_headerlength = (raw0 & 0x0f) * 4;if (raw0 & 0x0f) 5);m_delay = (delay)(raw1 & 0x10) 4);m_throughput = (throughput)(raw1 & 0x8) 3);m_reliability = (reliability)(raw1 & 0x4) 2);m_totallength = raw2 * 256 + raw3;if (m_totallength != raw.length

37、)throw new argumentexception(); / 無效的數(shù)據(jù)包大小m_identification = raw4 * 256 + raw5;m_timetolive = raw8;if (enum.isdefined(typeof(protocol), (int)raw9)m_protocol = (protocol)raw9;elsem_protocol = protocol.other;m_checksum = new byte2;m_checksum0 = raw11;m_checksum1 = raw10;m_sourceaddress = new ipaddress

38、(bitconverter.touint32(raw, 12);m_destinationaddress = new ipaddress(bitconverter.touint32(raw, 16);if (m_protocol = protocol.tcp | m_protocol = protocol.udp) m_sourceport = rawm_headerlength * 256 + rawm_headerlength + 1;m_destinationport = rawm_headerlength + 2 * 256 + rawm_headerlength + 3; else

39、m_sourceport = -1;m_destinationport = -1;153.4 系統(tǒng)測試網(wǎng)絡(luò)嗅探器運(yùn)行后的界面如下：點(diǎn)擊綠色按鈕，開始抓取以太網(wǎng)中與本機(jī)通信的ip數(shù)據(jù)包；點(diǎn)擊紅色按鈕，停止監(jiān)聽。抓取到的信息如下圖：從圖中可以看出，抓到的有udp數(shù)據(jù)報(bào)，tcp數(shù)據(jù)報(bào)，icmp數(shù)據(jù)報(bào)。鼠標(biāo)雙擊列表行，分別得到詳細(xì)的報(bào)文信息。udp協(xié)議詳細(xì)的報(bào)文信息：tcp協(xié)議詳細(xì)的報(bào)文信息：icmp協(xié)議詳細(xì)的報(bào)文信息：4 論文總結(jié)網(wǎng)絡(luò)嗅探器是一把雙刃劍，網(wǎng)絡(luò)安全管理人員利用它可保障網(wǎng)絡(luò)暢通，防范網(wǎng)絡(luò)被攻擊，以達(dá)到維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的目的，但是到了入侵者手中，嗅探器成了捕獲網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臋C(jī)密、敏感數(shù)據(jù)的厲害武器

40、。所以，作為網(wǎng)絡(luò)安全管理人員，應(yīng)該在技術(shù)上把握優(yōu)勢，揮舞這把雙刃劍，在與入侵者的斗爭中取得勝利。單純的嗅探器的功能始終是局限的，例如無法穿過交換機(jī)、路由器，所以在大多數(shù)的情況下，嗅探器往往和其他手段結(jié)合起來使用，嗅探器和spoof(欺騙)以及其他技術(shù)手段結(jié)合在一起對(duì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的危害是巨大的。例如結(jié)合arpspoof(arp欺騙)、mac flooding、fake the mac address(欺騙mac地址)、icmp router advertisements、icmp redirect(icmp重定向)等技術(shù)手段就可以跨交換機(jī)、路由器實(shí)施嗅探了。其實(shí)嗅探器的目的說穿了只有一個(gè)，就是抓包，從抓包這個(gè)概念上引伸下去，所有為了能夠抓到網(wǎng)絡(luò)上的信息包而采用的技術(shù)都可以歸入嗅探，單純的嗅探是沒有什么效率的。嗅探器技術(shù)被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理方面，它工作的時(shí)候就像一部被動(dòng)聲納，默默地接收來自網(wǎng)絡(luò)的各種信息，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，網(wǎng)絡(luò)管理員可以深入了解網(wǎng)