网络流量监控系统的设计与实现
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一
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ＩＶ Ｌ ＤＳ ＣＥ Ｎ Ａ Ｉ Ｏ ＫＴ错误 ，应用 程序 可通过 ｗＡ ｅＬ ｓＥ ｒｒ来获 取 ｓＧ ｔａ ｔｒ ｏ 错 误代 码 。
５数据 接收 函数 ｒｃ 。ｉｔｒｃ （ ＯＫＴ Ｓ ｈ ｒ ｕ ， ． ｅｖ ｎ ｅ ｖ ＳＣＥ ，ｃａ ＊ｂ ｆ
ｉｔ ｅ ，ｉｔ ｌｇ ） ｎ ｌ ｎ ｎ ｆ ａ ｓ ：
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一 圈
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图 ２ 数 据捕 获处理 流程
ＬＷＡ ＶＲ ＡＰ Ｄ ｌＯ ｅｌｐ ｅ ， Ｐ Ｓ ０ Ｅ Ｌ Ｐ Ｅ ｐ ｖ ｒ ａ ｐ ｄ Ｌ ＷＳ Ｖ Ｌ Ｐ Ｄ Ｃ Ｍ ＬＥ Ｏ Ｒ ＵＴＩ Ｐ ＡＯ ＥＲ Ａ ＰＥ Ｏ Ｐ ＴＩ Ｎ Ｏ ＮＥ
一
二、 网络流 量监 控 系统具 体实 现 （ ） 统背 景 。 网络流 量监 控系 统开 发平 台采用 Ｖ ． ， 一 系 本 Ｃ６０ 是 目前主 流 的 Ｗｎ ｏｋ开 发平 台 ，具 有非 常 强的适 应性 ，能 在 多 ｉｓｃ 操作 平 台上运 行 ，界面简 介 ，稳定 性高 。 （ ）系 统总 体结 构设 计 。通 过 分析 当前用 户 需求 ，我 们得 二 程 序都 必须 调用 该 函数进行 一 系列 初始 化工 作 ，并且 只有 调用 成 出以下特征 ： 功 返 回后 ，才能 开始 使用 套接 字 ，其 中参数 ｗ ｅｓ ｏＲｑ ｅ ｔｄ Ｖ ｒ ｉｎｅ ｕｓ ｅ １需要对数 据包进行 解析 ，对 数据包 的源 目地址 、协议类 型 、 ． 是 版 本 号 ， 高 字 节 是 次 版 本 号 、 低 字 节 是 主 版 本 号 ， 参 数 截获 时间、数据 内容都 需要进行 分析 ： ． 网络数据 需要进行 多重 ２对 ｌＷＡ ａａ是指 向 ＷＡ ＡＡ结构 的指 针 。 ｐ ＳＤ ｔ Ｓ ＤＴ 捕获 ，同时设置 网卡 为混合模 式 ， 数据进 行采集 ；３根据 不 同需 对 ． ２ 套接 字创 建 函数 ｓｃｅ 。Ｏ ＫＴｓｃ ｅ （ｎ ｆ ｉｔ ｙ ｅ ． ｏｋ ｔＳＣ Ｅ ｏ ｋｔ ｉｔ ，ｎ ｐ ， 求能够 按特定协 议类型 、 ａ ｔ 特定地 址范 围或相 关包等 进行 自定义 的监 ｉｔｐ ｏｏ ｏ ） ｎ ｒ ｔ ｃ１ ；所 有的通 信在 建立 之前 都必 须创 建一 个套接 字 ， 视 ；４ 实现 对 日志 分析记录 ，便 于 日后查 找；５ 监视结果 能够有 实 ． ． ｓｃ ｅ ｏｋ ｔ函数 的功能就 是创 建套 接字 ，其 中参 数 ａ ｆ指协 议地 址族 时流 量图 、列表 等输 出显示 出来 ；６对 常见攻击进 行发现 处理 。 ． （ｄ ｒ ｓ ａ ｉｙ ， 当建立 的套接 字 是依赖 于 Ｕ Ｐ Ｔ Ｐ的话 ， ａ ｄｅ ｓｆｍ ｌ ） Ｄ或 Ｃ 结 合上 述分 析 ，本 系统采用 Ｖ ＋语 言编 写 ，系统 分 为三个 模 ｃ＋ 需要 设置 ａ ｆ为 Ａ ＿ ＮＴ Ｆ ＩＥ ，表 示采 用 Ｉ Ｐ协议 。参数 ｔｐ ｙｅ是指 协议 块 ：数据 流量 信 息统计 模块 、捕获 与显 示模 块 、流量 绘制模 块等 ， 的套 接字类 型 ，采 用流 式套 接字 时用 ＳＣ —Ｔ ＥＭ Ｏ ＫＳ ＲＡ ，采 用数 据报 具体如 图 １ 所示 。 套接 字 时用 Ｓ Ｃ＿ ＧＡ ，采用 原始 套接字 时用 Ｓ Ｃ—Ａ 。参数 ＯＫ ＤＲＭ Ｏ ＫＲＷ ｐｏ ｏｏ 是协 议字 段 ，默认 情况 下可 直接 设置 为 ０ ｒ ｔｃ ｌ 。
计算 机光 盘软 件 与应 用
２１ ０ ２年第 １期 Ｃ ｍ ｕ ｅ ＤＳ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒＣ ｏ ｔ ａ ｅａ ｄＡ ｐ ｉ ａ ｉｎ 软 件 设 计 开 发
网络流量监控系统的设计与实现
王 劲 辉 ，张 西 红
（ 石家庄军械 工程 学院，石 家庄
网络 数据 采集 技术研 究 （ ）基 于 Ｗ ｎ ｏ ｓ的数据包 捕 获研 究 一 ｉｄｗ 目前 网络 上 的数据 捕获 机制 ，在 不 同操作 系统 下体 现 的效 果也不 样 ，在 Ｗ ｎｏ ｓ系统 下 ，可 以通 过驱 动程 序 的接 口规范 （ 称 ｉｄｗ 简 Ｎ Ｉ ） ｉＳ ｃ Ｄ Ｓ ，Ｗ ｎ ｏ ｋ的 Ｓ Ｃ ＲＷ或者 用 到虚拟 设备 驱动 技术 （ 称 ＯＫ Ａ 简 ＶＤ ｘ ）等 来达 到 网络数 据包 的捕 获功 能 。 （ ）原始 数据包 捕获 的 关键 函数 二 １ 启动 函数 Ｗ Ａ ｔ ｒ ｕ 。 ｎ Ａ Ｃ ＬＦ Ｒ Ｓ Ｓ ａ ｔ ｐ （ Ｗ Ｒ ． Ｓ Ｓ ａ ｔ ｐ ｉ ｔ Ｓ Ａ Ａ Ａ ｔ ｒ ｕ Ｄ Ｏ Ｄ Ｐ Ｗ ｗ ｅｓ ｏＲ ｑｅ ｔｄ Ｐ ＳＤ Ｔ Ｗ Ａ ａａ ；每 一个 套接 字应 用 Ｖ ｒ ｉｎｅ ｕ ｓｅ ，ＬＷ ＡＡ Ａｌ ＳＤ ｔ ） ｐ
一 圆
一园
中图分类号 ：Ｔ ３３ ７ Ｐ ９． ０
文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ － ５９（ ０２ １ ０ ５－ ２ ０ ７ ９９ ２１ ）０－ １３ ０
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｎ ｏ ｔ ｒ ａ ｃＭ ｏ ｉｏ ｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｓｇ ｎ ｍ ｌｍ ｎ ａ ｉ ｆ ｏ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｔｒ ｆ ｎ ｔ ｒｎ ｙ ｔ ｍ ｉ
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ｉ｛ ｎ Ｓｎ ｆｍ ｌ ； ｉ ａ ｉｙ
Ｓｎ ｐｒ ； ｉ ｏ ｔ ｓｉ ａ ｄ ； ｎ ｄ ｒ
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／地 址族 ，设 置为 Ａ Ｎ Ｔ ／ Ｆ ＩＥ
／ 指 定 的 端 口 号 ／ ／Ｉ ／ Ｐ地址
ｕ ｓ ｇ ｅ ｈ ｒ ｎ ｉｎ ｄｓ ｏｔ
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３ 绑 定 函数 ｂ ｎ 。 ｎ ｉ ｄ （ Ｏ Ｋ ＴＳ ｓ ｒ ｃ ｏ ｋ ｄ ｒ ｉ ＊ ． ｉ ｄ ｉ ｔｂ ｎ Ｓ Ｃ Ｅ ， ｔ ｕ ｔｓ ｃ ａ ｄ ｎ
ｎｍ ，ｉｔｎｍ ｌｎ ；成功 创建 套接 字后 的下 一步 工作 就是 将本 ａ ｅ ｎ ａ ｅ ｅ ） 地 网络接 口与 套接 字进 行绑 定 ，其 中参数 Ｓ是创 建 的套接 字 ，参 数 ｎｍ ａｅ是需要 绑 定 的通 信对 象 的信 息结构 体指 针 ， ａｅ ｅ 该 ｎｍ ｌｎ是 结构 的长 度 。需 要注意 的是 ｓｃ ａｄ— ｎ结构 ： ｏｋ ｄｒ ｉ
ｉ ｔ Ｗ Ａ Ｐ Ｓ Ｉ ｃ ｌ （Ｏ Ｋ Ｔ Ｓ Ｄ Ｏ Ｄ ｎ Ｓ Ａ Ｉ Ｗ Ａ ｏ ｔ Ｓ Ｃ Ｅ ， Ｗ Ｒ ｄＩＣ ｎｒ １ｏ ｅ ｗ ｏ ｏ ｔ ｏ Ｃ ｄ ，Ｌ Ｖ Ｉ ｐ Ｉ Ｂ ｆ ｅ ，Ｄ Ｏ Ｄ ＰＯＤ ｌｖｎ ｕｆ ｒ Ｗ Ｒ
ｃ Ｉ Ｂｕ ｆｅ ｂ ｎ ｆ ｒ， ＬＰ ＯＩ １ Ｏ ｔ ｆ ｒ， Ｄ Ｒ Ｖ Ｄ ｐｖ ｕ Ｂｕ ｆｅ Ｗ０ Ｄ ｃ Ｏ Ｂ ｆｆ ｒ， Ｌ Ｄ Ｒ １ ｃ Ｂｙ ｅｓ ｅ ｒ ｅｄ， ｂ ｕｔ ｕ ｅ Ｐ ＷＯ Ｄ ｐ ｂ ｔ Ｒ ｔｕ ｎ
０ ０７ ） ５０２
摘 要：在网络技术高速发展的同时，互联 网的网络安全问题 已经成为广泛关注的焦点，恶意攻击、病毒感染、非法 访 问都是 响 网络 运行 的 主要 问题 ，在 目前 网络 安 全体 系中 ，针 对流量 的监 控便 是其 中一 种有 效分析 网络 状 况的 办法 ，它 将从 流量 的 角度 来监控 网络 是 否存在 异 常情 况。 ・ 关键词：数据采集；网络管理；流量分析
ｓｔ ｃｔ ｎ ａ ｄ ｒｕ ｉ ｄｒ ｃ ａｒ ｈ
图 １ 流量 监控 系统 系统结 构 图 （ ）流程 图设计 。根据 上 面对各 个功 能模 块 的划 分 ，进 行 三 更进 一步 的分 析和 设计 ，得 到数 据采 集 、注 册表 网络 性 能块 访 问 大致 的工 作流 程 图，如 图 ２与图 ３所示 。
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一 圈 圈
圈 图
ｌＣｍ １ｔｏＲ ｕ ｉｅ ； ｐ ｏｐ ｅｉｎ ｏ ｔｎ ）
其 中 ， 为 一个 套接 口的句 柄 ， ｗ ｏｏ ｔｏＣ ｄ Ｓ ｄ ＩＣ ｎｒ ｌｏｅ为操 作控 制 代码 ，ｌｖｎ ｕｆ ｒ为输入 缓 冲区 的地 址 ，ｃ ＩＢ ｆｅ ｐＩＢ ｆ ｅ ｂ ｎ ｕｆｒ为输入 缓 冲 区 的大 小 ，ｌｖ ｕＢ ｆｅ ｐ Ｏｔｕ ｆｒ为输 出缓 冲 区的地 址 ， ｃＯ ｔｕ ｆｒ为输 出缓 冲 区的大 小 ，ｐ ｂｙ ｅＲ ｔｒ ｅ ｂ ｕＢ ｆｅ ｌｃＢ ｔｓ ｅｕｎ ｄ为输 出实 际字节 数 的地址 ，ｌＯ ｅ ｌｐ ｅ 为 Ｗ ＡＶ ＲＡ ＰＤ结构 的地 址 ， ｐ ｖｒ ａｐ ｄ ＳＯ ＥＬＰ Ｅ １Ｃ ｍ ｌｔ ０Ｒｕ ｉｅ 一个 指 向操 作 结束后 调用 的例 程指 针 。 Ｄ ０Ｄ ｅ ｉｎｏ ｔｎ 为 调 用 成 功 后 ，ＷＡ ｏ ｔ 函数 返 回 ０ ＳＩ ｃ ｌ ，否 则 的话 ，将 返 回
Ｗ ａ ｇ Ｊｎ ｕ ， ｈ ｎ ｈ ｎ ｎ ｉ ｈ ｉ ａ ｇ Ｘｉｏ ｇ Ｚ
（ｈｉｚ ｕ ｎ ｄ ａ ｃ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣ ｌ ｇ ，ｈ ｉ ｈ ａ ｇ０ ０ ７ ，ｈ ａ Ｓ ｉ ｈ ａ ｇＯｒｎ ｎ ｅＥ ｇｎ ｅｉ ｏｅ ｅＳ ｉ ｚ ｕ ｎ ５ ０ ２Ｃ ｉ ） ｊ ａ ｎ ｌ ｊ ａ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｅｒ ｐｉ ｒ ｗｔ ｆｎ ｔ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙｔｅ Ｉ ｔｒ ｅ ｔ ｏｋ ｅ ｕｒｔ ｓｕ ｓｈ ｖ ｅ ｏ ｈ ｏ ｕ ｆｗｉ ｅｐｒ ａ ｔ ａ ｔＴｈ ａ ｄ ｇ ｏ ｈ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ， ｎ ｅｎ ｔｎｅｗ ｒ ｓ ｃ ｉｙ ｉｓ ｅ ａ ｅ ｂ ｃ ｍｅ ｔｅ ｆ ｃ ｓｏ ｄ ｓ ｅ ｄ ｈ ｃ ｎｃ ｒ ， ａｉｉ ｓ ａｔｃ ，ｉｕｓｉ ｆｃ ｉｎ， ａ ｔｏ ｉｅ ｃ ｅ ｓａ ｅ ｔｅ ｍ ａｎ ｐ ｏ ｅ ｓｔ ｔａ ｅ ｔｔｅ ｏ ｒ ｔｏ ｈｅｎｅｗ ｏ ｋｔ ｅ ｏ ｅ ｎｍ ｌ ｏｕ ｔａ ｋｓｖｒ ｎ ｅ ｔｏ ｕｎ ｕｈ ｒｚ ｄ ａ ｃ ｓ ｒ ｈ ｉ ｒ ｂｌｍ ｈａ ｆ ｃ ｈ ｐｅａ ｉｎ ｏｆｔ ｔ ｒ ，ｈ ｃ ｎ ｔ ｏ ｋ ｓ ｃ ｒｔ ｙ ｔｍ ｏ ｒ ｆ ｃ ｍ ｏ ｉｏ ｉ ｓａｌｅ ｅ ｔｖ ｙ ａ ｌ ｓｓｏ ｔ ｏ ｋ ｃｏ ｉｉｎｓｉ ｗｉｌｂｅｍ ｏ ｔｒ ｄ ｆｏ ｅ ｅ ｗ ｒ ｅ ｕ ｉｙ ｓ ｓｅ ｆ ｒｔａｆ ｎ ｔｒｎｇ ｉ ｌ ｆ ｃ ｉｅ ｗａ ｎａｙ ｉ ｆｎｅ ｉ ｗ ｒ ｎｄｔｏ ， ｌ ｎｉ ｅ ｒ ｍ ｔ ｔ ｏ ｈ ｐｅｓ ｃ ｉｅｏ ｒ ｆ ｃｎ ｔ ｏ ｋ ｉ ｈ ｅｅａ ｅｕ ｕ ｕａ ｉｃ ｍｓａ ｃ ｓ ｒｐｅ ｔｖ ｆｔａ ｆ ｅ ｉ ｗ ｒ ｆｔ ｒ ｒ ｎ ｓ ｌ ｒ ｕ ｔｎ ｅ ． ｃ Ｋ ｅ ｗｏｒ ： ｔ ｃ ｕ ｓｔｏ Ｎ ｅｗｏ ｋｍ ａ ａ ｅ ｅ ｔＴｒｆ ｃａ ａｙ ｉ ｙ ｄｓＤａ ａ ｑ ｉｉｉｎ； ｔ ｒ ｎ ｇ ｍ ｎ ； ａ ｆ ｎ ｌｓｓ ａ ｉ
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） ； 由于主 机序 列与 网络 序列 的关 系 ，在程 序 中需要 使用 ｈｏ ｓ等 函 ｔｎ 数 进行 转换 工作 。 ４ 设 置接 口模式 函数 ＷＡ ｏ ｔ ． Ｓ Ｉｃ １
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图 ２ 数 据捕 获处理 流程
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二、 网络流 量监 控 系统具 体实 现 （ ） 统背 景 。 网络流 量监 控系 统开 发平 台采用 Ｖ ． ， 一 系 本 Ｃ６０ 是 目前主 流 的 Ｗｎ ｏｋ开 发平 台 ，具 有非 常 强的适 应性 ，能 在 多 ｉｓｃ 操作 平 台上运 行 ，界面简 介 ，稳定 性高 。 （ ）系 统总 体结 构设 计 。通 过 分析 当前用 户 需求 ，我 们得 二 程 序都 必须 调用 该 函数进行 一 系列 初始 化工 作 ，并且 只有 调用 成 出以下特征 ： 功 返 回后 ，才能 开始 使用 套接 字 ，其 中参数 ｗ ｅｓ ｏＲｑ ｅ ｔｄ Ｖ ｒ ｉｎｅ ｕｓ ｅ １需要对数 据包进行 解析 ，对 数据包 的源 目地址 、协议类 型 、 ． 是 版 本 号 ， 高 字 节 是 次 版 本 号 、 低 字 节 是 主 版 本 号 ， 参 数 截获 时间、数据 内容都 需要进行 分析 ： ． 网络数据 需要进行 多重 ２对 ｌＷＡ ａａ是指 向 ＷＡ ＡＡ结构 的指 针 。 ｐ ＳＤ ｔ Ｓ ＤＴ 捕获 ，同时设置 网卡 为混合模 式 ， 数据进 行采集 ；３根据 不 同需 对 ． ２ 套接 字创 建 函数 ｓｃｅ 。Ｏ ＫＴｓｃ ｅ （ｎ ｆ ｉｔ ｙ ｅ ． ｏｋ ｔＳＣ Ｅ ｏ ｋｔ ｉｔ ，ｎ ｐ ， 求能够 按特定协 议类型 、 ａ ｔ 特定地 址范 围或相 关包等 进行 自定义 的监 ｉｔｐ ｏｏ ｏ ） ｎ ｒ ｔ ｃ１ ；所 有的通 信在 建立 之前 都必 须创 建一 个套接 字 ， 视 ；４ 实现 对 日志 分析记录 ，便 于 日后查 找；５ 监视结果 能够有 实 ． ． ｓｃ ｅ ｏｋ ｔ函数 的功能就 是创 建套 接字 ，其 中参 数 ａ ｆ指协 议地 址族 时流 量图 、列表 等输 出显示 出来 ；６对 常见攻击进 行发现 处理 。 ． （ｄ ｒ ｓ ａ ｉｙ ， 当建立 的套接 字 是依赖 于 Ｕ Ｐ Ｔ Ｐ的话 ， ａ ｄｅ ｓｆｍ ｌ ） Ｄ或 Ｃ 结 合上 述分 析 ，本 系统采用 Ｖ ＋语 言编 写 ，系统 分 为三个 模 ｃ＋ 需要 设置 ａ ｆ为 Ａ ＿ ＮＴ Ｆ ＩＥ ，表 示采 用 Ｉ Ｐ协议 。参数 ｔｐ ｙｅ是指 协议 块 ：数据 流量 信 息统计 模块 、捕获 与显 示模 块 、流量 绘制模 块等 ， 的套 接字类 型 ，采 用流 式套 接字 时用 ＳＣ —Ｔ ＥＭ Ｏ ＫＳ ＲＡ ，采 用数 据报 具体如 图 １ 所示 。 套接 字 时用 Ｓ Ｃ＿ ＧＡ ，采用 原始 套接字 时用 Ｓ Ｃ—Ａ 。参数 ＯＫ ＤＲＭ Ｏ ＫＲＷ ｐｏ ｏｏ 是协 议字 段 ，默认 情况 下可 直接 设置 为 ０ ｒ ｔｃ ｌ 。
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网络流量监控系统的设计与实现
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图 １ 流量 监控 系统 系统结 构 图 （ ）流程 图设计 。根据 上 面对各 个功 能模 块 的划 分 ，进 行 三 更进 一步 的分 析和 设计 ，得 到数 据采 集 、注 册表 网络 性 能块 访 问 大致 的工 作流 程 图，如 图 ２与图 ３所示 。
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