基于tcp协议的网络教学系统设计.doc

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1、基于TCP协议的网络教学系统设计1引言TCP/IP协议族是辻篡机网络软件组成的核心部分，同时也是很抽象和难以掌握的部分。目前，对于TCP/IP协议族的研究，一般是基于协议丿、'、/「用木身的研究，也就是研究如何将指定的协议嵌入产品，使该产品能够支持上层产品应用该协议或H身产品对该协议的应用。作为高校计算机网络课程屮所介绍的协议，对于很大一部分老师和同学来讲，都还只是停留在了解和使用这个协议上，并没有深入到协议本身的原理屮去。木系统通过对TCP/IP协议族的研究，将其屮的部分常用协议（如TCP、IP、UDP等）的具体结

2、构、工作方式和工作过稈，用人机交互方式和图形化界血形象生动展现在学生面前。教学屮通过对木套系统的利用，可以达到提高学习效率，改善学习效果，使学生对协议的学习不仅达到对使用方法的了解，同时达到对协议结构以及工作原理的领悟，使学生对网络课程的学习达到一个新的层次。2系统设计依据2.1设计思路及设计目的木系统开发的目的是针对大学木科学生对《计算机网络》课程屮关于网络传输以及协议原理部分的学习，使学生可以自己定制传输内容，并亲眼看到所有内容传输的过程形式等,增强对协议结构的记忆，并可以亲H动手控制协议的状态，达到对协议原理及

3、工作方式的深入了解。2.2系统设计屮所用到的原理2.2.1数据传输的原理在基于TCP/IP的网络屮，应用层的数据传输通常是基于TCP或者UDP协议的，而两种协议最大的区别在于是否面向连接。在血向连接的TCP协议屮，传输数据首先要求传输双方建立一条虚电路连接。通信双方通过自身的sockets（或称为通讯端点）建立sockets的连接，从而达到传输的目的。UDP是一种是无连接的用户数据报传输协议，与TCP操作不同，计算机问并不需要建立一个明确、可靠的链路，一个UDP应用可同时作为客户方或服务器方。UDP向应用程序提供了一

4、种发送封装的原始IP数据包的方法。虽然UDP数据报只能提供不可靠的交付，但在许多方面UDP可以简化连接，这样可以避免建立和释放连接的麻烦。2.2.2网络包截获的原理通常在同一个网段的所有网络接口祁有访问在物理媒体上传输的所有数据的能力，而每个网络接口都还应该有一个驶件地址，该驶件地址不同于网络屮存在的其他网络接U的驶件地址，同时，每个网络至少还要一个广播地址（代表所有的接口地址），在正常情况下，一个合法的网络接U应该只响应这样的两种数据帧：（1）帧的目标区域具有和木地网络接口相匹配的硬件地址。（2）帧的目标区域具有“

5、广播地址”。在接受到上面两种情况的数据包时，网卡通过CPU产生一个硬件屮断，该屮断能引起操作系统注意，然后将帧屮所包含的数据传送给系统进一步处理。木系统屮对数据帧的截获就是利用将木地网卡模式设成混杂（promiscuous）状态的机制，混杂模式就是接收所有经过网卡的数据包，包括不是发给木机的包。当网卡处于这种”混杂”方式时，使网卡对所有遭遇到的毎一个帧部产生一个硬件中断以便提酥操作系统处理流经该物理媒体上的每一个报文包。2.2.3协议状态跳转的原理这里主要是指TCP协议备种状态的跳转，TCP的各状态间的跳转见图1。图

6、1屮所展现的内容在系统屮，主要是通过改变TCP首部屮相应位置的值来实现状态的跳转。应用层协议TCP/UDP协议IPv6协议IPV4协议>X1_物理层及链路层协议图1TCP的有限自动机3系统设计方案3.1系统构成该系统由三部分组成，其屮包括数据传输部分，数据采集部分和数据分析部分。数据传输部分基木功能是完成主机河的相互通信，同时，完成控制协议状态机跳转的任务；数据采集部分主要负责数据的采集；数据分析是系统的重点，完成了对数据包的过滤以及对数据结构的分析。对用户来讲，肓接观察到的系统应用程序有两部分组成，一个主应用程序和

7、一个附属应用程序，其屮主应用稈序起主控的作用，所有功能在它上通过不同的功能选择来实现，附属应用稈序用完成和主应用稈序的通信，同时用来接收主应用程序所发送的具体内容。所有系统应用稈序可以在同一台主机上运行，也可以在不同主机上运行，从而可以满足单用户内部通信或多用户Z间的通信的需要。3.2系统实现方式设计3.2.1数据传输部分在主系统应用程序窗口上，设置了几组选择按钮，其中一组是让用户选择不同的传输层协议，当用户选择使用TCP协议，系统再根据用户所选择的传输模式(木机与木机、木机与其他)自动开启或提示用户手工开启相应的附

8、属应用程序，ZVi系统自动调用TCP协议建立连接的程序。对于TCP传输，首先在服务器端建立监听套接口(sListen),通过这个套接口监听来白客户端的连接请求，通过绑定(bind)该监听套接口与指向木地地址的指针，就完成了数据接受前的准备工作，由此，系统进入待发送状态，此时，系统通过接受(accept)函数与客户机建立连接，与accept函数对