网络协议应用分析研究 计算机专业.doc

目 录 第一章 研究背景及意义 4 （一） 研究背景 4 （二） 选题主要研究内容及意义 4 1、主要研究内容 4 2、研究意义 5 （三） 研究现状 5 （四） 研究方法 6 第二章 网络协议分析理论介绍 6 （一） 网络协议分析技术的基本原理 6 （二） 网络协议相关理论 6 1.网络协议 6 1.网络协议构成的基本要素 6 3.网络协议的功能 7 4.协议的体系结构 8 第三章 网络协议分析框架 8 （一） 网络协议分析框架 8 （二）、获取网络数据 8 1.网络适配器获取 8 2、网络数据包的获取 8 3、网络数据包的过虑 9 4、网络数据包的存储 9 （三）、TCP／IP协议簇 9 （四）、网络协议分析 10 1.最下面一层的的网络协议分析 10 2.深度特征值的协议分析 10 第四章 网络协议分析系统的应用。 11 （一） 网络协议的分析技术 11 （二） 在实际应用层面网络协议分析技术的意义 11 结论 11 参考文献 13 网络协议应用 摘 要 近年来网络信息技术和电子计算机技术在我国发展迅猛，人们的生活被网络和科技的飞速进步所改变着，同时也由于科技的进步使生活更加便利。目前，计算机网络在人们的生活中扮演着不可或缺的角色，支撑维系着计算机网络平台正常运转的网络协议分析技术已然成为一项关键技术，大部分计算机领域的从业者及研究人员对网络协议分析技术十分关注。本文从论述网络协议分析技术的基本原理和相关概念出发，深入研究此项技术的核心内涵及框架，根据此项技术在网络领域中的实际应用，分析加强网络协议分析系统有序运行对于网络安全的重要意义。. 【关键词】网络协议 分析 IT 网络框架 Network Protocol Application Abstract In recent years, network information technology and computer technology have developed rapidly in China. People's lives have been changed by the rapid advancement of networks and science and technology. At the same time, due to advances in science and technology, life has become more convenient. At present, computer networks play an indispensable role in people's lives. Network protocol analysis technology that supports the normal operation of computer network platforms has become a key technology. Most computer field practitioners and researchers are concerned with network protocols. Analysis technology is very concerned. This article proceeds from discussing the basic principles and related concepts of network protocol analysis technology, and in-depth study of the core connotation and framework of this technology. Based on the practical application of this technology in the field of network, analysis strengthens the orderly operation of network protocol analysis system for network security. 【Key words】calligraphy environment problem concept 第一章 研究背景及意义 （一） 研究背景 随着近年来信息产业以及计算机技术和网络通信技术的迅猛发展，人们的日常生活工作及学习随着互联网的发展发生了翻天覆地的改变，计算机网络便捷了我们的生活同时也丰富了我们的生活。于是，如何更全面地熟悉掌握的计算机网络，令其更好的发挥作用，是互联网从业人员所关心的问题。各科研院所、计算机网络相关企业和高校也将计算机网络相关技术作为研究和教学的重点，计算机网络的产物也成为炙手可热的商品。 作为互联网通信的基本框架，网络协议已然成为计算机网络研究发展的重点。网络协议将程序、语言和规则以某种方式定义，比如通信算法，消息格式，数据规则和其他机制。网络协议的这种定义形式确保了互联网中系统的软件和设备中的硬件正常工作，此种方法提升了设备之间交流的效率和稳定性。在比较常见的网络参考模型开放系统互连参考模型（OSI）环境中，正式将网络协议定义为一组管理位于OSI参考模型中同一层的两个或多个设备的规则。 总而言之，计算机网络协议在计算机网络通信中的地位随着计算机的广泛应用和互联网的持续飞速发展而愈发重要。网络协议的相关知识和计算机维稳系统等技术的研究亟待成为关注的方向。于是，经过对网络协议详尽的研究分析，如何直观、生动地呈现计算机网络协议的相关内容，以便于研究者理解和学习；如何根据网络协议的特点更全面地检测个人终端的网络安全状态，具有很强的实用性和巨大的市场需求，更具有极大的研究价值。 （二） 选题主要研究内容及意义 1、主要研究内容 计算机网络作为人们日常工作学习和生活中不可或缺的一部分，使得网络协议这一重要的分析技术在网络平台的应用上发挥着无可替代的作用，得到了很多IT行业的从业者及研究者的高度重视。在实际的网络工作当中，网络协议技术可以维护网络安全，保障网络工作环境的稳定，并且能够对于网络的实时数据进行监控和检测。本文首先对网络协议分析技术的研究背景和研究意义进行介绍，随后详细阐释了网络协议分析技术的概念和原理，在此基础上深入研究与探索了这项技术的主要框架和深刻内涵，结合该技术在实际中的应用实例，分析了网络协议系统的正常运行对维护网络安全的重要意义。 2、研究意义 网络时代的到来和互联网科技的迅速发展，使得网络科技在人们的日常工作学习和生活中具有不可或缺的地位，用户们对互联网的各项性能也提出了更高的要求。于是，更透彻的了解网络协议、应用网络协议，更大限度发挥网络协议的功能，更好的满足广大用户的需求，成为网络行业中的研究重点。 互联网的飞速发展，对各大高校计算机专业中网络相关知识的教学和应用产生了深刻的影响。作为网络类课程的教学重点及难点，网络协议相关知识的整合和梳理成为了首要任务，而如何将网络协议相关知识改进抽象化为易于理解、易于掌握并熟练做到应用，是一个难点，同时也是研究的重点。 计算机网络这把双刃剑在赋予人们工作生活极大便利的同时，也赋予人们很多负面的影响。比如，跟随网络诞生而出现的网络安全问题一直困扰着广大用户和网络研究从业者。互联网科学技术飞速发展的同时，网络安全受到侵犯并造成用户损失的案例也逐渐增多，网络环境所面临的风险也愈加严峻。系统中出现大量较多占用网络带宽的网络数据包，就是计算机存在安全隐患的标志。寻找降低网络环境风险的途径，将网络中传输的数据包定位于相应的应用程序，通过处理相应应用程序以消除风险的方式，是目前维护网络安全环境的有效手段。 根据上述分析，本文在分析TCP／IP协议簇网络协议应用的基础上，基于网络协议分析识别技术，把协议分析内容与实际应用场景结合起来，提升协议分析识别技术在实际应用中的价值，本研究课题分别涉及了终端安全检测和网络协议教学这两个实际应用情景。终端安全检测研究以对网络协议分析识别的方式检测互联网中存在的安全隐患，让用户更加方便的实时监控网络是否处于安全环境，而且可以对影响网络环境的应用程序实施准确定位，供用户自行处理。另外，网络协议教学的研究目标是将各种协议的详细内容向广大用户展示，主要是展现数据传输中各类协议的工作流程，这有利于用户对网络协议有一个完整、清晰的理解过程，营造一个良好的学习环境。本研究从网络协议分析的理论概要和现实应用两方面出发，相互联系，紧密结合，具有广阔的应用前景和研究空间。 （三） 研究现状 按照工作原理分类，网络协议分析可分为网络数据采集与网络协议分析识别两个类别。网络协议分析作为基础，直接决定了与其相关的研究和成果的质量。以下是现有的众多网络协议分析软件中相对常用的1个分析软件的相关介绍： Tcpdump：这是一种网络数据分析系统，它的工作环境不是常用的Windows，而且Linux系统，而且使用它一般情况下需要root权限，数据获取和协议分析等功能需要通过linux命令行来实现，但是因为它没有GUI，这对用习惯了Windows的用户很不友好。 综合以上分析，由网络公司开发的这些软件虽然具备强大的互联网数据收集和网络协议分析能力，但是单一侧重网络数据的采集和协议分析，很少与实际应用情景联系，这使得用户在实际应用中难以取得良好的效果，实际应用效果体验较差。 （四） 研究方法 本文拟采用的研究方法主要有：观察法、文献研究法、经验总结法等。 第二章 网络协议分析理论介绍 （一） 网络协议分析技术的基本原理 在计算机的通信操作中，数据以从上到下逐层的传输方式进行传递，在此过程中每层的数据都需要进行处理，将不同的控制信息添加进去，随后转交给下一层。当数据从最后一层传递到最上层时候，需要进行逐层传递，此时传递的信息已经在上一层将控制信息过滤，再向上转交。但是在传送数据的过程中，可能会在一定程度上改变数据的传输顺序，这是由于没有对IP层的传输过程进行过多的限制。因此，递交数据的整个过程就类似于一个不断封装的生产线。当产品运输到站后，数据的递交就类似于一个不断拆封的过程。网络协议获取不同层次协议信息的有效方式就是针对数据进行逐层的拆封。 （二） 网络协议相关理论 1.网络协议 计算机网络领域通常将两个系统之间为了协同合作而相互交换信息称为计算机通信。如果分属不同系统的实体要进行通信，就需要通信的双方遵守一些约定和规则以保证通信的安全性和精准性，例如遵守交换数据的编码方式、格式和同步方式的规则等，这类规则就统称为协议。 1.网络协议构成的基本要素 协议即指一种协定，是通信双方在通信的方式，通信的范围和通信的时间段等事情上达成的一致。协议类似于语言，包含语法、语义和定时关系三个要素： （1）语法，定义了要交换数据的结构和格式，对数据的顺序含义也作出了阐释。比如，网际协议 IP 规定，数据报首部的第一个 4bit是版本，第二个 4bit 是首部长度等。 （2）语义，定义了数据传输实体的相关操作，即对协议控制报文组成成分含义的约定。比如，IP 协议首部中给出目的 IP 地址，即表达的语义是根据目的 IP 地址进行路由；而其协议字段定义使用 IP 层服务的最高协议，指明 IP数据报必须交付到的最终目的协议。 （3）定时关系，定义了数据传输顺序并匹配相应速度。在两个实体进行通信时，数据发送的速率以及发送的时间上有所体现。 3.网络协议的功能 应用计算机网络进行协议分析之前，需要对一系列组成了所有协议基础的比较小的功能集进行了解。协议一般具备以下几类功能： （1）封装 每个协议数据单元（PDU）中都包含数据以及控制信息。但是，数据和控制信息并不是所有P