基于PHP网络数据包分析工具设计与实现

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关键词：网络数据包；TCP/IP；数据包解析；数据包信息分析；攻击特征
摘要
当前，随着信息化发展，网络安全问题日渐突出，网络攻击日益泛滥，所以网络信息安全就变的非常重要。网络主机必须有足够的安全措施，否则网络的价值就会贬值。本系统的开发就是为了给网络使用者提供一个有用的网络数据包分析工具。本系统有四个主要功能：数据包的捕获、数据包解析、数据包信息分析和数据包信息的显示。为了实现系统功能，本系统选择在ubuntu(Linux)、libpcap、apache、mysql和php的平台上开发，操作系统和软件开发包全部为开源免费的软件，这也是本系统的一个重要特点。本系统首先用libpcap捕获数据包，然后用C语言，并以TCP/IP协议为理论基础解析数据包，解析得到的信息存储到mysql数据库中。数据包信息分析模块从mysql数据库中读取数据，对信息进行统计分析，并对网络信息状况进行安全描述。最后通过apache和php技术来显示数据库信息。通过测试本系统实现了数据包捕获、解析、信息分析、信息显示，为使用者了解当前的网络数据包状况提供了很好的参考。

1引言
1.1课题背景
如今，网络的飞速发展是有目共睹的，但是在这个飞速发展的过程中，也出现不安全的因素。网络攻击、病毒传播等迅速增长，利用网络进行盗窃、诈骗、敲诈勒索、窃密等案件逐年上升，严重影响了网络的正常秩序，严重损害了网络使用者的利益；面对网络安全的严峻形势，如何判断连入网络的主机是否安全就变的十分重要。选题的目的是积极认识当前网络安全的形式，对常见网络协议数据包进行解析，设计一个可以对网络数据包进行捕获、解析，并可查看数据包信息和进行数据统计分析的工具，深入理解网络协议及安全知识！
1.2国内外研究现状
典型的网络数据包分析器能捕获数据包，解码各种不同协议，并提供人们易读的结果格式。大多数比较完善的分析器还包括一些统计报告功能。通过查看网络信息分布，了解网络利用以及接收连接动态等一系列行为，管理员可以很容易地判断引起故障的工作站点及其产生原因。
1.3本课题研究的意义
网络安全问题已经不再是一个新鲜的课题了，也已不再是一个高深的课题了，对于网络数据包的分析，也已经有了比较成熟的结构设计，例如数据包的捕获，解析，提供易于查看的格式和简单的统计报告。但是网络的发展日新月异，安全要求也不断发展，论文主要进行个模块的紧密联系，并使用MySQL数据库加强了统计报告模块的功能
2.3网络数据包分析系统的主要功能
软件都是为应用才设计的，所以软件能提供什么样的功能就很重要了。网络数据包分析工具要实现四个功能，数据包的捕获，数据包的解析，数据包信息分析，数据包的信息显示。数据包的捕获和解析是系统的基础部分，数据包信息的分析和显示是对数据的处理部分。四个模块相互协调共同对当前主机的网络数据包进行分析。
在网络数据包分析工具的设计过程中，网络速度是不可不考虑的。网络和网络速度的发展给网络监测带来了新的挑战。在普通PC上基于Linux实现的数据包分析相关的系统，在面临高速链路的情况下越显力不从心。所以如何快速的捕获数据包就十分重要。数据包解析技术是数据包分析的基础。对数据包进行解析，是基于数据包分析的工具要解决的核心问题,构造数据包的协议有很多种,要根据构造数据包的协议对该包进行处理,要正确理解在网络中传输的单元,进而才能很好地控制网络单元的传输,实现数据包的分析。网络数据包的分析是对捕获解码的数据包信息进行统计分析，是输出结果的部分。数据包信息的显示是提供的是人性化的辅助作用。
3网络数据包分析系统的设计
整个网络数据报分析工具采用模块化的设计思想，原因是许多程序太长或太复杂,很难写在单一单元中。如果把代码分为较小的功能单元,将大大简化编程过程。模块化程序一般比单块程序容易编写、调试和修改。所以本系统采用模块化的设计思想。
模块化编程的优点如下：
(1)有效率的程序开发：使用模块化方法可以更快地开发程序,因为较小的子程序比大程序更容易理解、设计和测试。定义好模块的输入和输出之后,程序员可以给模块提供需要的输入,通过检测输出来判断模块的正确性。然后由连接器把分立的模块连接、定位,生成一个单一的绝对地址的可执行的程序模块。最后,测试整个模块。
(2)子程序可以重用：为一个程序编写的代码经常可以用于其它的程序。在模块化编程中,可以把这些部分保存起来,以备将来使用。因为代码可以被重定位,所以保存的模块可以连接到满足其输入和输出要求的任意程序中。而在单块程序编程中,这样的部分深埋在整个程序中,不易被其它的程序使用。
(3)便于调试和修改：模块化程序一般比单块程序易于调试。因为精心定义了程序的模块接口,很容易把问题定位到特定的模块。一旦找到了有问题的模块,更正问题就相当容易了。
3.1系统模块划分
网络数据包分析工具有四个模块组成：一是数据包的捕获，实现从网卡获取数据包。二是数据包的解析，这两个模块是整个分析工具的基础部分，在整个系统中有着重要的作用，三是捕获信息的分析，此模块主要是对捕获的信息进行统计，并与设定的特征值进行比较，得出简单的分析结论，四是显示捕获数据包的信息，目的是为使用者提供一个方便进行手工分析的方式。四个模块之间的调用关系如图1