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基于Winpcap软件测试系统的研究与实现

作　者: 曾华
导　师: 刘连浩
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 仿真设备 WinPcap 测试捕获 TCP
分类号: TP311.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 48次
引　用: 1次
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内容摘要

在设备产品软硬件设计与开发过程中,硬件设计与开发周期相对较长,而软件设计与开发周期相对较短。当软件设计与开发完成后,无法立即对软件与硬件进行高效、并发的调试,必须等到硬件设计与开发完成后,才能对软硬件进行联合调试。同时,随着设备运用场景增多和程序代码量的增大,设备出现故障无法进行精确的定位和调试。这些原因都会导致设备产品的设计与开发周期变长,研发成本上升。仿真设备的出现,解决了上述问题。本文分析了多种网络捕获包技术的优缺点,并从中选取WinPcap作为本系统对网络数据包进行捕获和分析的工具。阐述了WinPcap技术的一些相关内容,介绍了WinPcap内核工作原理、BPF过滤器和数据包过滤算法、如何提高网络捕获数据包效率以及过滤掉不是用户关心的网络数据包。为了使系统测试人员和开发人员在测试设备的同时也能对仿真设备进行同步测试,实现仿真设备与设备之间混合组网,提出了基于WinPcap的软件测试系统。首先,系统利用WinPcap网络捕获包技术对PC机上通过网络传输给设备的网络数据包进行捕获。由于捕获到的TCP层网络数据包存在重传的问题,本文利用TCP的序列号之间存在的关系,对重传包进行过滤。然后,把重组后的网络数据包用于数据输入与仿真设备进行通信,模拟设备和PC机通信。最后,把仿真设备反馈信息保存在日志文件中,该系统的日志文件用来方便开发人员利用来了解设备运行状态、调试并解决设备运行中出现的故障。实际应用结果表明,基于WinPcap的软件测试系统运行良好、稳定,并具有较好的扩展性和实用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-14
  1.1 研究背景和意义  10
  1.2 课题相关技术研究现状  10-12
    1.2.1 验证技术  10-11
    1.2.2 仿真技术  11
    1.2.3 网络数据包捕获技术  11-12
  1.3 课题研究的内容  12
  1.4 课题研究的目标  12-13
  1.5 论文的组织结构  13-14
第二章网络数据包捕获技术的研究  14-27
  2.1 网络数据包捕获技术的产生  14
  2.2 常用的网络数据包捕获技术  14-15
    2.2.1 原始套接字技术  14-15
    2.2.2 Libpcap技术  15
    2.2.3 NIDS技术  15
    2.2.4 WinPcap技术  15
  2.3 WinPcap技术  15-17
    2.3.1 WinPcap特点  15-16
    2.3.2 WinPcap主要功能与应用  16-17
    2.3.3 WinPcap组成部分  17
  2.4 BPF模型  17-21
    2.4.1 BPF的工作过程  18
    2.4.2 BPF过滤器  18-20
    2.4.3 BPF过滤虚拟机  20
    2.4.4 BPF数据包过滤机制  20-21
  2.5 NPF组成  21-24
    2.5.1 网络适配器与网络适配器设备驱动程序  21-22
    2.5.2 NPF与NDIS的关系  22-24
  2.6 NPF主要功能  24-26
    2.6.1 网络数据包捕获功能  24-25
    2.6.2 网络数据包发送功能  25
    2.6.3 网络监控功能  25
    2.6.4 转存磁盘功能  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章基于WinPcap软件测试系统的设计  27-37
  3.1 系统实现主要功能  27-28
  3.2 系统架构  28-29
  3.3 系统配置模块设计  29-30
    3.3.1 系统配置方式的选取  29-30
    3.3.2 系统配置设计流程  30
  3.4 络数据包捕获模块设计  30-34
    3.4.1 系统配置方式的选取  30
    3.4.2 网络数据包捕获设计流程  30-32
    3.4.3 网络数据包的捕获效率  32-33
    3.4.4 捕获网络数据包工作模式与缓冲区设计  33-34
  3.5 网络数据包重组模块设计  34-35
  3.6 仿真设备通信模块设计  35-36
  3.7 本章小结  36-37
第四章基于WinPcap软件测试系统的实现  37-55
  4.1 系统配置模块实现  37
  4.2 络数据包捕获模块实现  37-39
  4.3 网络数据包协议分析与实现  39-45
    4.3.1 TCP/IP协议分析  39-41
    4.3.2 数据链路层协议解析  41
    4.3.3 IP协议解析  41-42
    4.3.4 TCP协议解析  42-44
    4.3.5 网络数据包协议解析的实现  44-45
  4.4 网络数据包重组模块实现  45-50
    4.4.1 TCP建立连接  46
    4.4.2 TCP发送数据  46-47
    4.4.3 TCP关闭连接  47-48
    4.4.4 解决重传包的实现  48-50
  4.5 与仿真设备通信模块实现  50-52
  4.6 系统测试  52-53
    4.6.1 系统测试运行场景  52
    4.6.2 系统测试运行结果  52-53
  4.7 本章小结  53-55
第五章总结与展望  55-57
  5.1 已经完成工作  55
  5.2 对未来工作展望  55-57
参考文献  57-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间主要成果  62

基于Winpcap软件测试系统的研究与实现

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