【導讀】隨著計算機網絡技術的迅速發(fā)展，網絡的安全問題也顯得越發(fā)重要。網絡監(jiān)聽是網絡監(jiān)測、負載分析等管理活動常用的方法，同時也是黑客非法竊取信。網絡監(jiān)聽工具通過網絡傳輸介質的共享特性實現抓包，獲得當前網絡的使用。也讓黑客截獲本網段的一些敏感信息，威脅網絡安全。文中結合該軟件包的結構與功能對包捕獲原理進行了詳細的。分析，并介紹了其在網絡安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應用。該系統(tǒng)的基本原理是通過調用WinPcap

　　

【正文】 址已經愈來愈少了，而所申請的 IP 地址目前也 趨飽和，而且只有經申請的 IP 地址能在 Inter 使用，但對某些公司只能申請到一個 C 類的 IP 地址，但又有多個點需要使用，那這時便需要使用到子網，這就需要考慮子網的劃分，下面簡介子網的原理及如何規(guī)劃。 (3)子網掩碼 設定任何網絡上的任何設備不管是主機、個人電腦、路由器等皆需要設定 IP 地址，而跟隨著 IP 地址的是所謂的子網掩碼（ NetMask， Sub Mask），這個子網掩碼主要的目的是由 IP 地址中也能獲得網絡編碼，也就是說 IP 地址和子網掩碼合作而得到網絡編碼，如下所示： IP 地址 子網掩碼 AND Network Number 子網掩碼有所謂的默認值，如下所示 類 IP 地址范圍 子網掩碼 A 1． B C 在預設的子網掩碼（ Net Mask）都只有 255 的值，在談到子網掩碼（ Sub Mask）時這個值便不一定是 255 了。在完整一組 C 類地址中如 子網掩碼 ， 稱之網絡編碼（ Network Number，將 IP 地址和子網掩碼作和），而 是廣播的 IP 地址，所以 這兩者皆不能使用，實際只能使用 等 254 個 IP 地址，這是以 作子網掩碼的結果，而所謂 Sub Msk 尚可將整組 C 類地址分成數組網絡編碼，這要在子網掩碼上作手腳，若是要將整組 C 類地址分成 2 個網絡編碼那子網掩碼設定為 ，若是要將整組 C 類分成 8 組網絡編碼則子網掩碼要為 ，這是怎么來的，由以上知道網絡編碼是由 IP 地址和子網掩碼作 AND 而來的，而且將子網掩碼以二進制表示法知道是 1 的會保 留，而為 0 的去掉 以上是以 為子網掩碼的結果，網絡編碼是 ，若是使用基于 Visual C++的網絡監(jiān)聽系統(tǒng) 17 作子網掩碼結果便有所不同 此時網絡編碼變成了 ，這便是子網。那要如何決定所使用的子網掩碼， 以二進制表示法為 ，變化是在最后一組， 11100000 便是 224，以三個位（ Bit）可表示 2 的 3 次方便是 8 個網絡編碼 子網掩碼二進制表示法可分幾個網絡 以下使用 將 C 類地址 分成 8 組網絡編碼，各個網絡編碼及其廣播 IP 地址及可使用之 IP 地址序號網絡 編碼廣播可使用之 IP 地址 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 18 (g) (h) 可驗 證所使用的 IP 地址是否如上表所示 其它的子網掩碼所分成的網絡編碼可自行以上述方法自行推演出來。 (4) 子網作用 使用子網是要解決只有一組 C 類地址但需要數個網絡編碼的問題，并不是解決 IP地址不夠用的問題，因為使用子網反而能使用的 IP 地址會變少，子網通常是使用在跨地域的網絡互聯之中，兩者之間使用路由器連線，同時也上 Inter，但只申請到一組 C 類 IP 地址，過路由又需不同的網絡，所以此時就 必須使用到子網，當然二網絡間也可以遠程橋接（ Remote Bridge，字面翻譯）連接，那便沒有使用子網的問題。 (5) 概念區(qū)分 協(xié)議闡述 IP 申請的術語 IP 申請的術語 : 網絡地址：在申請 IP 地址或是闡述 TCP/IP 協(xié)議的 IP 地址分類時，用到這個術語。它表示 IP 地址的代碼序列中不可更加需要改變的部分。 主機地址：在申請 IP 地址或是闡述 TCP/IP 協(xié)議的 IP 地址分類時，用到這個術語。它表示 IP 地址的代碼序列中能夠根據需要來改變的部分。 子網屏蔽：在闡述 TCP/IP 協(xié)議的 IP 地址分類時，用到這個術語。 在申請 IP 地址時，由它表示所申請到的 IP 地址的網絡地址和主機地址。 (6) 子網劃分 內網搭建的術語 : 網絡編碼（網絡號）：經過子網劃分后，子網掩碼序列中 “1”對應的 IP 地址部分。一個網絡編碼，對應一個網域（或網段）。包括申請到的網絡地址的全部和主機地址的部分。 主機編碼（主機號）：經過子網劃分后，子網掩碼序列中 “0”對應的 IP 地址部分。一個主機編碼，對應一個網域（或網段）的一臺計算機。包括申請到主機地址的部分。 子網掩碼：用于子網劃分，它將能夠改變的主機地址分為主機編碼和網絡編碼的一基于 Visual C++的網絡監(jiān)聽系統(tǒng) 19 部分。同時，它 將網絡地址全部確定為網絡編碼。 (7) 協(xié)議測試 全面的測試應包括局域網和互聯網兩個方面，因此應從局域網和互聯網兩個方面測試，以下是在實際工作中利用命令行測試 TCP/IP 配置步驟： (a) 單擊 “開始 ”/“運行 ”，輸入 CMD 按回車，打開命令提示符窗口。 (b) 首先檢查 IP 地址、子網掩碼、 默認網關 、 DNS 服務器地址是否正確，輸入命令 ipconfig /all，按回車。此 時顯示了你的網絡配置，觀查是否正確。 (c) 輸入 ping ，觀查網卡是否能轉發(fā)數據，如果出現 “Request timed out”，表明配置差錯或網絡有問題。 (d) Ping 一個互聯網地址，看是否有數據包傳回，以驗證與互聯網的連接性。 (e) Ping 一個局域網地址，觀查與它的連通性。 (f) 用 nslookup 測試 DNS 解析是否正確，輸入如 nslookup ，查看是否能解析。 如果你的計算機通過了全部測試，則說明網絡正常，否則網絡可能有不同程度的問題。在此不展開詳述。不過 ，要注意，在使用 ping 命令時，有些公司會在其主機設置丟棄 ICMP 數據包，造成你的 ping 命令無法正常返回數據包，不防換個網站試試。 (8) 主要特點 (a)TCP/IP 協(xié)議不依賴于任何特定的計算機硬件或操作系統(tǒng)，提供開放的協(xié)議標準，即使不考慮 Inter， TCP/IP 協(xié)議也獲得了廣泛的支持。所以 TCP/IP 協(xié)議成為一種聯合各種硬件和軟件的實用系統(tǒng)。 (b) TCP/IP 協(xié)議并不依賴于特定的網絡傳輸硬件，所以 TCP/IP 協(xié)議能夠集成各種各樣的網絡。用戶能夠使用以太網（ Ether）、令牌環(huán)網（ Token Ring Network）、撥號線路（ Dialup line）、 網以及所有的網絡傳輸硬件。 (c) 統(tǒng)一的網絡地址分配方案，使得整個 TCP/IP 設備在網中都具有惟一的地址 (d) 標準化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務。 (9) 協(xié)議優(yōu)勢 在長期的發(fā)展過程中， IP 逐漸取代其他網絡。這里是一個簡單的解釋。 IP 傳輸通用數據。數據能夠用于任何目的，并且能夠很輕易地取代以前由專有數據網絡傳輸的數據。下面是一個普通的過程： 一個專有的網絡開發(fā)出來用于特定目的。如果它工作很好，用戶將 接受它。 為了便利提供 IP 服務，經常用于訪問電子郵件或者聊天，通常以某種方式通過專有網絡隧道實現。隧道方式最初可能非常沒有效率，因為電子郵件和聊天只需要很低的帶寬。 通過一點點的投資 IP 基礎設施逐漸在專有數據網絡周邊出現。 用 IP 取代專有服務的需求出現，經常是一個用戶要求。 IP 替代品過程遍布整個因特網，這使 IP 替代品比最初的專有網絡更加有價值（由陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 20 于網絡效應）。 專有網絡受到壓制。許多用戶開始維護使用 IP 替代品的復制品。 IP 包的間接開銷很小，少于 1%，這樣在成本上非常有競爭性。人們開發(fā)了一種 能夠將 IP 帶到專有網絡上的大部分用戶的不昂貴的傳輸媒介。 大多數用戶為了削減開銷，專有網絡被取消。 (10) 協(xié)議重置 如果需要重新安裝 TCP/IP 以使 TCP/IP 堆棧恢復為原始狀態(tài)?？梢允褂?NetShell 實用程序重置 TCP/IP 堆棧，使其恢復到初次安裝操作系統(tǒng)時的狀態(tài)。具體操作如下： (a) 單擊 開始 運行，輸入 CMD 后單擊 確定 。 (b) 在命令行模式輸入命令 sh int ip reset C:\ (其中， 記 錄命令結果的日志文件，一定要指定，這里指定了 日志文件及完整路徑。 ) 運行結果可以查看 C:\ （咨詢中可根據用戶實際操作情況提供） 運行此命令的結果與刪除并重新安裝 TCP/IP 協(xié)議的效果相同。 (11) 版本更新 IPV4 IPv4，是 互聯網協(xié)議 （ Inter Protocol， IP）的第四版，也是第一個被廣泛使用 ，構成現今 互聯網技術 的基石的協(xié)議。 1981 年 Jon Postel 在 RFC791 中定義了 IP， Ipv4可以運行在各種各樣的底層網絡上，比如端對端的串行數據鏈路（ PPP 協(xié)議和 SLIP 協(xié)議 ) ，衛(wèi)星鏈路等等。局域網中最常用的是以太網。 傳統(tǒng)的 TCP/IP 協(xié)議基于 IPV4 屬于 第二代互聯網 技術，核心技術屬于美國。它的最大問題是網絡地址資源有限，從理論上講，編址 1600 萬個網絡、 40 億臺主機。但采用A、 B、 C 三類編址方式后，可用的網絡地址和主機地址的數目大打折扣，以至目前的IP 地址已經枯竭。 其中 北美 占有 3/4，約 30 億個，而人口最多的亞洲只有不到 4 億個，中國 截止 2020 年 6 月 IPv4 地址數量達到 億，落后于 億網民的需求。雖然用 動態(tài) IP 及 Nat 地址轉換等技術實現了一些緩沖，但 IPV4 地址枯竭已經成為不爭的事實。在此，專家提出 IPV6 的互聯網技術，也正在推行，但 IPV4 的使用過度到 IPV6 需要很長的一段過度期。 傳統(tǒng)的 TCP/IP 協(xié)議基于電話寬帶以及以太網的電器特性而制定的，其分包原則與檢驗占用了數據包很大的一部分比例造成了傳輸效率低，現在網絡正向著全 光纖網絡 和超高速以太網方向發(fā)展， TCP/IP 協(xié)議不能滿足其發(fā)展需要。 1983 年 TCP/IP 協(xié)議被 ARPA 采用，直至發(fā)展到后來的互聯網。那時只有幾百臺計算機互相聯網。到 1989 年聯網計算機數量突破 10 萬臺，并且同年出現了 的 骨干網 。因為 IANA 把大片的 地址空間 分配給了一些公司和研究機構， 90 年代 初就有基于 Visual C++的網絡監(jiān)聽系統(tǒng) 21 人擔心 10 年內 IP 地址空間就會不 夠用，并由此導致了 IPv6 的開發(fā)。 IPv6 IPv6 是 Inter Protocol Version 6 的縮寫，其中 Inter Protocol 譯為 “互聯網協(xié)議 ”。IPv6 是 IETF（互聯網工程任務組， Inter Engineering Task Force）設計的用于替代現行版本 IP 協(xié)議（ IPv4）的下一代 IP 協(xié)議。 與 IPV4 相比， IPV6 具有以下幾個優(yōu)勢： (a) IPv6 具有更大的地址空間。 IPv4 中規(guī)定 IP 地址長度為 32，即有 2^321（符號 ^表示升冪，下同）個地址；而 IPv6 中 IP 地址的長度為 128，即有 2^1281 個地址。 (b) IPv6 使用更小的 路由表 。 IPv6 的地址分配一開始就遵循聚類（ Aggregation）的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄（ Entry）表示一片子網，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發(fā)數據包的速度。 (c) IPv6 增加了增強的組播（ Multicast）支持以及對流的支持（ Flow Control），這使得網絡上的多媒體應用有了長足發(fā)展的機會，為 服務質量 （ QoS， Quality of Service）控制提供了良好的網絡平臺。 (d) IPv6 加入了對自動 配置 （ Auto Configuration）的支持。這是對 DHCP 協(xié)議的改進和擴展，使得網絡（尤其是局域網）的管理更加方便和快捷。 (e) IPv6 具有更高的安全性。在使用 IPv6 網絡中用戶可以對網絡層的數據進行加密并對 IP 報文進行校驗，極大的增強了網絡的安全性。 OSI 模型 在 20 世紀 80 年代早期， ISO 開始致力于制定一套普遍適用的規(guī)范集合，以使得全球范圍的計算機平臺可進行開放式通信。 ISO 創(chuàng)建了一個有助于開發(fā)和理解計 算機的通信模型，即開放系統(tǒng)互連 OSI（模型）。 OSI 模型將網絡結構劃分為七層：即物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。每一層均有自己的一套功能集，并與緊鄰的上層和下層交互作用。在頂層，應用層與用戶使用的軟件（如字處理程序或電子表格程序）進行交互。在 OSI 模型的底端是攜帶信號的網絡電纜和連接器?？偟恼f來，在頂端與底端之間的每一層均能確保數據以一種可讀、無錯、排序正確的格式被發(fā)送。 陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 22 圖 31 OSI 七層模型 (1) 物理層 物理層是 O S I 模型的最低層或第一層，該層包括物理聯網媒介， 如電纜連接器。物理層的協(xié)議產生并檢測電壓以便發(fā)送和接收攜帶數據的信號。在你的桌面 P C 上插入網絡接口卡，你就建立了計算機連網的基礎。換言之，你提供了一個物理層。盡管物理層不提供糾錯服務，但它能夠設定數據傳輸速率并監(jiān)測數據出錯率。 (2) 數據鏈路層 數據鏈路層是 O S I 模型的第二層，它控制網絡層與物理層之間的通信。它的主要功能是將網絡層接收到的數據分割成特定的可被物理層傳輸的幀。幀是用來移動數據的結構包，它不僅包括原始（未加工）數據，或稱“有效荷載”，還包括發(fā)送方和接收方的網絡地址以及糾錯和控制信息。 其中的地址確定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。 (3) 網絡層 即 O S I 模型的第三層，其主要功能是將網絡地址翻譯成對應的物理地址，并決定如何將數據從發(fā)送方路由到接收方。網絡層通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權、網絡擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個網絡中節(jié)點Ａ到另一個網絡中節(jié)點Ｂ的最佳路徑。由于網絡層處理路由，而路由器因為連接網絡各段，并智能指導數據傳送，因此屬于網絡層。 (4) 傳輸層 傳輸層主要負責確保數據可靠、順序、無錯地從Ａ點傳輸到Ｂ點（Ａ、Ｂ點可能在相同的網絡段也可能 不在相同的網絡段上）。因為如果沒有傳輸層，數據將不能被接受方驗證或解釋，所以，傳輸層常被認為是 O S I 模型中最重要的一層。傳輸協(xié)議同時進行流量控制或是基于接收方可接收數據的快慢程度規(guī)定適當的發(fā)送速率。除此之外，傳輸層按照網絡能處理的最大尺寸將較長的數據包進行強制分割。 基于 Visual C++的網絡監(jiān)聽系統(tǒng) 23 (5) 會話層 會話層負責在網絡中的兩節(jié)點之間建立和維持通信。會話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會話過程通信鏈接的暢通，同步兩個節(jié)點之間的對話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時決定從何處重新發(fā)送。 (6) 表示層 表示層如同應用程序和網 絡之間的翻譯官，在表示層，數據將按照網絡能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網絡的類型不同而不同。表示層管理數據的解密與加密，除此之外，表示層協(xié)議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。 (7) 應用層 O S I 模型的頂端也即第七層是應用層。應用層負責對軟件提供接口以使程序能使用網絡服務。應用層提供的服務包括文件傳輸、文件管理以及電子郵件的信息處理 。 陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 24 4 局域網監(jiān)聽系統(tǒng)的設計及實現 局域網監(jiān)聽系統(tǒng)的設計 功能設計 系統(tǒng)的主要功能結構如下圖 41 所示 圖 41 功能結構圖 模塊設計 根據軟件所需要實現的功能，將軟件系統(tǒng)劃分為