【正文】 設(shè)計(jì)的另外變量，流向ONIC的IP數(shù)據(jù)包有可能被轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)網(wǎng)。［關(guān)鍵詞］PPPoE；NAT；Windows NDIS；WinPcap；TCP/IP；帶寬匯聚引言無(wú)論是PPPoE（PPP Over Ethernet，基于以太網(wǎng)的PPP）還是NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）技術(shù)，都是當(dāng)今使用最廣泛的局域網(wǎng)寬帶接入技術(shù)，在Windows操作系統(tǒng)中，這兩種技術(shù)都已內(nèi)置，但缺點(diǎn)就是不能同時(shí)登陸多個(gè)寬帶帳號(hào)來(lái)匯聚網(wǎng)絡(luò)帶寬，這在需要一些高速下載或上傳而又沒(méi)有能力升級(jí)現(xiàn)有帶寬的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中是滿足不了用戶需求的。為解決這一問(wèn)題，使用戶能夠在多帳號(hào)的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，本文在PPPoE的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可以匯聚多個(gè)帳號(hào)帶寬的NAT系統(tǒng)。l 2011年01月01號(hào)－01月08日　　 完成文獻(xiàn)綜述l 2011年01月09號(hào)—02月25號(hào)　　　　　 定出辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的需求分析文檔l 2011年02月26號(hào)—04月25號(hào)　　　　 整理相關(guān)資料并完成概要和詳細(xì)設(shè)計(jì)l 2011年04月26號(hào)—05月01號(hào)　　　　　 進(jìn)行編碼工作及過(guò)程中的必要性測(cè)試l 2011年05月02號(hào)—05月16號(hào)　　　　　 后期的聯(lián)機(jī)調(diào)試和測(cè)試l 2011年05月17號(hào)—05月31號(hào) 　　　　　總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。研究工作的進(jìn)度安排2010年11月29號(hào)－12月15號(hào)　　　　　 與指導(dǎo)老師溝通交流，完成畢業(yè)論文選題。b）搜尋實(shí)驗(yàn)用的文件文檔集和研究過(guò)程中用到的各種工具軟件。這里設(shè)計(jì)了兩個(gè)內(nèi)存池，一個(gè)用于對(duì)以太幀的收發(fā)，而另一個(gè)則用于對(duì)IP分片及其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的保存。NAT模塊還包含有TCP/IP的部分內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了IP層中對(duì)IP的分片及重組、對(duì)ICMP數(shù)據(jù)報(bào)文的處理等。每個(gè)虛擬出來(lái)的網(wǎng)卡都包含有一個(gè)PPPoE的結(jié)構(gòu)體，其中主要保存著PPPoE的Session ID、ISP分配的公網(wǎng)IP。網(wǎng)卡模擬模塊：模擬出多個(gè)網(wǎng)卡，每個(gè)網(wǎng)卡只能接入MAC地址為廣播地址及本網(wǎng)卡地址的以太幀，對(duì)收到的以太幀緩存在起來(lái)再進(jìn)行處理。本選題研究?jī)?nèi)容如下：(1) 對(duì)整個(gè)NAT代理的結(jié)構(gòu)及模塊進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，雖然核心內(nèi)容是NAT代理，但是由于PPPoE位于鏈路層之上，而NAT占居網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層，故整個(gè)代理程序要分為幾個(gè)模塊，在PPPoE登陸獲取公網(wǎng)IP地址之后，才進(jìn)入NAT代理狀態(tài)。在以太網(wǎng)環(huán)境下，Windows操作系統(tǒng)本身針就對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)或小型的Interanet網(wǎng)絡(luò)提供了一種Internet連接共享服務(wù)：ICS，從廣義上講，ICS也是使用了NAT技術(shù)，相當(dāng)于NAT的簡(jiǎn)化版，用ICS無(wú)需理解IP地址和路由方面的一些知識(shí)，但它不允許局域網(wǎng)和Internet主機(jī)之間所有的IP通信，并且只能使用單一的公網(wǎng)IP地址，如果能在Windows上實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于PPPoE撥號(hào)的NAT，使之支持共享多個(gè)公網(wǎng)IP地址，也就能同時(shí)登陸多個(gè)帳號(hào)，并它們的帶寬匯集起來(lái)。克隆型，又再細(xì)分為三大類：Full Cone、Restricted Cone、Port Restricted Cone。多宿主NAT，為了讓一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)能夠在某個(gè)NAT鏈路發(fā)生故障的情況下，也能夠保持與外部網(wǎng)絡(luò)的連通性，通常希望內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)到相同或不同的ISP具有多條連接（多宿主的），希望經(jīng)過(guò)相同或不同的NAT設(shè)備。當(dāng)在外出或進(jìn)入任何一個(gè)方向上建立連接時(shí)，把內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址靜態(tài)或動(dòng)態(tài)綁定到全局唯一的址上。從功能上看，NAT技術(shù)分為四大類：傳統(tǒng)NAT，此方式的NAT只允許內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)主動(dòng)申請(qǐng)建立連接，會(huì)話只能是由內(nèi)向外，傳統(tǒng)的NAT又包含有兩種類型：基本NAT、NAPT，基本NAT擁有多個(gè)公開(kāi)的IP，當(dāng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)向外部發(fā)起會(huì)話請(qǐng)求時(shí)，基本NAT把內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中外出IP數(shù)據(jù)的源IP轉(zhuǎn)換成外部的IP地址，而NAPT不僅會(huì)翻譯IP地址，也會(huì)對(duì)傳輸層的端口號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，它允許多臺(tái)內(nèi)部主機(jī)共享一個(gè)公網(wǎng)IP，NAPT是市場(chǎng)上使用最多的。Internet地址分配委員會(huì)(IANA) 規(guī)定了3個(gè)保留用的私有地址：、這些地址不會(huì)在因特網(wǎng)上被分配，只能在局域網(wǎng)中使用。所以，基于PPPoE的NAT代理服務(wù)器能使多臺(tái)以太網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)共享一個(gè)帳號(hào)，以充分利用網(wǎng)絡(luò)的帶寬，在設(shè)計(jì)成支持多帳號(hào)登陸的模式下，便能匯集多個(gè)帳號(hào)的寬帶，更好地使用網(wǎng)絡(luò)資源。此時(shí)，NAT技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，此技術(shù)能讓多臺(tái)計(jì)算機(jī)共享一個(gè)或多個(gè)公網(wǎng)IP地址，從而暫時(shí)解決了IP地址緊缺的困境，不僅如此，NAT技術(shù)也能隱藏內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得內(nèi)網(wǎng)更安全?！‘?業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：基于PPPoE的NAT設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系 別： 　 專 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 開(kāi) 題 報(bào) 告系別:計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系 專業(yè):網(wǎng)絡(luò)工程學(xué) 號(hào)姓 名論文（設(shè)計(jì)）題目基于PPPoE的NAT設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)命題來(lái)源□教師命題 學(xué)生自主命題 □教師課題選題意義(不少于300字):本選題的目的是開(kāi)發(fā)匯集多個(gè)帳號(hào)帶寬的NAT網(wǎng)關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及化，越來(lái)越多的人接入因特網(wǎng)，通過(guò)因特網(wǎng)來(lái)獲取信息及通信，造成了IPv4的地址出現(xiàn)了嚴(yán)重不足的情況。其次，以太網(wǎng)是當(dāng)今使用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，基于以太網(wǎng)的Internet接入也有很多，最常見(jiàn)的方式就是采用PPPoE協(xié)議，通過(guò)帳號(hào)登陸來(lái)連接ISP，然后ISP分配一個(gè)公網(wǎng)地址給客戶，接著客戶就能使用此公網(wǎng)IP與因特網(wǎng)的計(jì)算通信了。研究綜述(前人的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展情況，不少于600字):NAT(Network Address Translation)技術(shù)是一種將私有地址轉(zhuǎn)化為合法IP地址的轉(zhuǎn)換技術(shù)，它被廣泛應(yīng)用于各種類型Internet接入方式和各種類型的網(wǎng)絡(luò)中。這不僅完美地解決了IP地址不足的問(wèn)題，還能夠有效地避免來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊，隱藏和保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)。雙向NAT，此種方式的NAT既能從內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)向外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)起會(huì)話，又能從外部網(wǎng)絡(luò)向內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)發(fā)起會(huì)話請(qǐng)求。兩次NAT，這是NAT的一個(gè)變種，它同時(shí)修改源和目的地址，在內(nèi)部編址域和外部編址域存在沖突時(shí)非常有用?，F(xiàn)在使用最多的仍然是傳統(tǒng)NAT設(shè)備，尤其是NAPT設(shè)備，傳統(tǒng)NAT的映射方式為（內(nèi)部地址，端口）與（外部地址，端口），有兩種類型：對(duì)稱型，把所有來(lái)自相同內(nèi)部IP和端口號(hào)，到特定目的IP和端口號(hào)的請(qǐng)求映射到相同的外部IP地址和端口號(hào)，它不保證所有會(huì)話中的（私有地址，私有端口）有（公網(wǎng)IP，公網(wǎng)端口）之間綁定的一致性，而是為每個(gè)新的會(huì)話分配一個(gè)新的端口號(hào)。Full Cone會(huì)把所有來(lái)自相同內(nèi)部IP和端口的請(qǐng)求都映射到相同的外部IP的端口，Restricted Cone只有當(dāng)內(nèi)部主機(jī)以前曾經(jīng)給IP地址為X的外部主機(jī)發(fā)送過(guò)數(shù)據(jù)包時(shí)，外部主機(jī)X才能夠把數(shù)據(jù)包發(fā)送給此內(nèi)部主機(jī)，Port Restricted Cone與Restricted Cone類似，只是多了端口的限制。研究的目標(biāo)和主要內(nèi)容（不少于400字）本選題對(duì)PPPoE協(xié)議和NAT技術(shù)進(jìn)行研究及分析，在Windows平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)PPPoE的NAT服務(wù)器，允許同時(shí)登陸多個(gè)帳號(hào)，能匯集所有帳號(hào)的流量。(2) 根據(jù)分模塊的設(shè)計(jì)思想，主要的模塊有如下幾個(gè)：以太幀收發(fā)模塊：原始以太幀的收發(fā)一般都是通過(guò)驅(qū)動(dòng)來(lái)完成的，Windows平臺(tái)下的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架遵循NDIS規(guī)范，這里用的是位于NDIS協(xié)議層的WinPcap，WinPcap能截獲所有流經(jīng)網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)包，它封裝了以太幀收發(fā)的函數(shù)，屏蔽了系統(tǒng)底層對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作，對(duì)于研究、實(shí)現(xiàn)底層協(xié)議十分有用。PPPoE模塊：由于是基于PPPoE的NAT代理設(shè)計(jì)，故須實(shí)現(xiàn)PPPoE的核心部分：PPPoE的用戶登陸、PPPoE的協(xié)議流程、PPPoE幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。NAT模塊：采用Full Cone型的NAPT，把所有來(lái)自相同內(nèi)部IP和端口的請(qǐng)求都映射到相同的外部IP的端口，以更易于兼用其它的P2P下載軟件。內(nèi)存管理模塊：如果每次接收或發(fā)送以太幀的時(shí)候都使用系統(tǒng)的內(nèi)存操作函數(shù)分配內(nèi)存的話，會(huì)造成內(nèi)存碎片，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)NAT性能上的下降。擬采用的研究方法a）查找并閱讀相關(guān)資料，了解基本的內(nèi)容,利用需求分析文檔，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有個(gè)初步的架構(gòu)。c）根據(jù)已有的資料并利用模塊化的思想對(duì)整個(gè)NAT代理程序進(jìn)行建模及分塊設(shè)計(jì)d）采用VC++。2010年12月16號(hào)－12月30號(hào)　　　　　 搜集資料，查閱文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告。參考文獻(xiàn)目錄（作者、書名或論文題目、出版社或刊號(hào)、出版年月日或出版期號(hào)）[1] 網(wǎng)絡(luò)與通信程序設(shè)計(jì)(第2版)[M].北京:人民郵電出版社,2009:12.[2] [D].:2226.[3] RFC2516, A Method for Transmitting PPP Over Ethernet (PPPoE)[S]. Network Wo