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Winpcap网络编程六之两台主机通过中间主机通信

作者 发表于 分类于 阅读次数： 本文字数： 7.3k 阅读时长 ≈ 7 分钟

本节任务

本次我们需要完成的任务是 完成两台主机通过中间主机的数据通信（网络层）

  • 增加基于IP地址的转发功能
  • 增加网络层封装

其实最主要的就是基于IP地址的转发功能，网络层的封装其实我们在初级功能中就已经做好了。

原理

首先，实验的思路是A通过中间主机B向C发送数据。那么B则作为一个路由器，B要监听两个网卡，一个网卡发来的数据通过另一个网卡发出去。 示意图如下： A————->B1===B2——————>C 从图上可以看出，B主机的两个网卡数据互通，A和B1则处于一个局域网内，B2和C处于另一个局域网内。 就比如这样，现在室友A在用有线上网，我的电脑B也在用有线上网，我们的有线处在同一局域网，我的电脑B同时散着一个无线网，我的手机C又连接到了这个无线上。 那么要实现A到C的数据传送，即模拟室友A要发送数据到我的手机C，那么流程则是这样的： 室友A在有线局域网发送数据到我的网卡B1，B1将数据通过网卡B2转发到无线局域网，通过无线局域网到达我的手机C。 A的发送要构建一个帧，目的MAC地址为B1,目的IP为C。B则要开启两个网卡，B1监听接收数据，B2网卡则要用ARP协议扫描所在无线局域网内的IP和MAC,B获取到了A发来的帧之后，解析它的IP地址和MAC地址，匹配刚才扫描得到的IP和MAC对应表，将源MAC换成B2网卡MAC，目的MAC换成C的MAC，IP不变，数据data不变。构建新帧之后发送出去。 好啦，思路大体就是这样。

实战

需要三个程序，一个是发送，一个路由，一个接收。所以一共三个程序要同时运行起来执行。 以上是我的大体思路，如有错误，还请指正。现已用代码实现完毕。 代码暂不公开，只提供部分重点代码解析：

一、发送端

其实发送端和初级功能的发送差不多 个人编写的交互流程如下：

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IP地址:121.250.216.221   MAC地址:3c970e4b56d6con:127

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IP地址:121.250.216.227   MAC地址:089e01b948f4con:128

-------------------------------------------
IP地址:121.250.216.228   MAC地址:10bf48705aeecon:129

获取MAC地址完毕,请输入你要发送对方的IP地址:
192.168.1.3
请输入你要发送的内容:
im cqc
要发送的内容:im cqc

具体代码不再解析，同上一篇初级功能。

二、路由端

首先要开启两个网卡，声明两个网卡对象和处理器

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pcap_if_t  *d,*d2;					//选中的网络适配器
pcap_t *adhandle,*adhandle2;           //捕捉实例,是pcap_open返回的对象,adhandle是用来发送数据，adhandle2是用来接收数据

一个用来接收一个用来发送，这里定义了adhandle是用来发送，adhandle2是用来接收数据。 那么打开适配器就在main方法中，提前打开两个网卡

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int num;
	printf("请输入你要转发数据的网卡代号:\n");
	//让用户选择选择哪个适配器进行转发
	scanf_s("%d",&num);

	//跳转到选中的适配器
	for(d=alldevs, i=0; i< num-1 ; d=d->next, i++);

	//运行到此处说明用户的输入是合法的，找到发送数据网卡
	if((adhandle = pcap_open(d->name,		//设备名称
													65535,       //存放数据包的内容长度
													PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,  //混杂模式
													1000,           //超时时间
													NULL,          //远程验证
													errbuf         //错误缓冲
													)) == NULL){
    //打开适配器失败,打印错误并释放适配器列表
	fprintf(stderr,"\nUnable to open the adapter. %s is not supported by WinPcap\n", d->name);
    // 释放设备列表 
    pcap_freealldevs(alldevs);
    return -1;
	}

	int num2;
	printf("请输入你要接收数据的网卡代号:");
	//让用户选择用哪个网卡来收数据
	scanf_s("%d",&num2);
	//用户输入的数字超出合理范围


	//跳转到选中的适配器
	for(d2=alldevs, i=0; i< num2-1 ; d2=d2->next, i++);

	//运行到此处说明用户的输入是合法的
	if((adhandle2 = pcap_open(d2->name,		//设备名称
													65535,       //存放数据包的内容长度
													PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,  //混杂模式
													1000,           //超时时间
													NULL,          //远程验证
													errbuf         //错误缓冲
													)) == NULL){
    //打开适配器失败,打印错误并释放适配器列表
	fprintf(stderr,"\nUnable to open the adapter. %s is not supported by WinPcap\n", d2->name);

接下来用用于发送的handle处理器来扫描它的局域网IP，获得局域网内的MAC地址，记录在一个表中,存放IP和MAC的对应关系。 这个表可以用结构体数组来保存，比如可以这样:

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struct ip_mac_list{
	IpAddress ip;
	unsigned char mac[6];
};
 
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ip_mac_list  list[256];                       //存储IP和MAC地址的对应表

那么以上便是准备工作，我们完成了两个网卡的打开，发送网卡扫描获取局域网MAC，接下来便是最重要的监听加转发。 那么这个怎办？那就开一个新线程。 让我们声明一个新的路由线程。

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DWORD WINAPI RouteThread(LPVOID lpParameter);

那么线程要接收进来什么参数呢？ 首先必须要的是两个网卡处理器，在main方法中已经做好初始化的adhandle和adhandle2，另外还有alldevs，可以持有这个指针来释放设备列表，出现错误时释放资源并退出。 初级功能中声明过了 struct sparam sp; struct gparam gp; 这两个就是发送ARP线程和接收ARP线程中的两个参数，那么仿照这个功能，我们定义一个新的结构体

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struct rparam{
	pcap_t *adhandle_rec;
	pcap_t *adhandle_send;
	pcap_if_t  * alldevs;       //所有网络适配器
};

在main方法中把它来初始化赋值

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rp.adhandle_send = adhandle;
	rp.adhandle_rec = adhandle2;
	rp.alldevs = alldevs;

当做参数传入这个线程

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routethread = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE) RouteThread, &rp,
			0, NULL);

其中第四个参数就是传递了这个结构体进去。注意这个语句最好不要直接放在main方法中直接调用，可以在全部获取完MAC地址之后再开启这个线程。 那么接下来就说一下这个线程都干了些什么，只简略说一下核心部分。 首先开启了这个线程之后会一直都在执行，那么就可以加入

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while((res = pcap_next_ex(adhandle2,&header,&pkt_data))>=0)

这样的while判断语句来一直监听数据包的接收，然后解析数据。

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ethernet =  (EthernetHeader *)(pkt_data);
			for(int i=0;i<6;i++){
				sou_mac[i] = ethernet->SourMAC[i];
			}
			for(int i=0;i<6;i++){
				des_mac[i] = ethernet->DestMAC[i];
			}
			// 获得IP数据包头部的位置
			ip = (IpHeader *) (pkt_data +14);    //14为以太网帧头部长度
			//获得TCP头部的位置
			ip_len = (ip->Version_HLen & 0xf) *4;
			tcp = (TcpHeader *)((u_char *)ip+ip_len);
			data = (char *)((u_char *)tcp+20);
			printf("data:%s\n",data);
			printf("ip:");
			printf("%d.%d.%d.%d -> %d.%d.%d.%d\n",
					ip->SourceAddr.byte1,
					ip->SourceAddr.byte2,
					ip->SourceAddr.byte3,
					ip->SourceAddr.byte4,
				    ip->DestinationAddr.byte1,
				    ip->DestinationAddr.byte2,
				    ip->DestinationAddr.byte3,
				    ip->DestinationAddr.byte4);
			 printf("sou_mac:%02x-%02x-%02x-%02x-%02x-%02x\n", sou_mac[0], sou_mac[1], sou_mac[2],
			    sou_mac[3], sou_mac[4], sou_mac[5]);
			printf("des_mac:%02x-%02x-%02x-%02x-%02x-%02x\n", des_mac[0], des_mac[1], des_mac[2],
			    des_mac[3], des_mac[4], des_mac[5]);

然后接下来每接收到一个数据，就进行构建新的帧转发出去，目的MAC先匹配list表，如果list没有找到，那么我让他指定了一个mac，比如广播MAC。源MAC地址则赋值网卡的MAC地址。 注意，传统以太网中数据长度为45-1500，那么我在构建前把解析出的data作了下判断长度再构建，因为我已经把sendbuffer声明为一个固定长度了，为了防止越界，我先进行一个长度判断。

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//以下开始构建帧发送
		//首先判断data最大值小于1500
		if(strlen(data)<1500){
			//目的MAC
			BYTE send_destmac[6];
			bool findMac = false;
			for(int c = 0;c<con;c++){
				if(ip->DestinationAddr.byte1 ==  list[c].ip.byte1&&
					ip->DestinationAddr.byte2 == list[c].ip.byte2&&
					ip->DestinationAddr.byte3 == list[c].ip.byte3&&
					ip->DestinationAddr.byte4 == list[c].ip.byte4)
				{
					printf("Find its MAC!\n");
					findMac = true;
					send_destmac[0] = list[c].mac[0];   
					send_destmac[1] = list[c].mac[1];
					send_destmac[2] = list[c].mac[2];
					send_destmac[3] = list[c].mac[3];
					send_destmac[4] = list[c].mac[4];
					send_destmac[5] = list[c].mac[5];
				}
			}
			if(!findMac){
				send_destmac[0] = 0xff;   
				send_destmac[1] = 0xff;   
				send_destmac[2] = 0xff;   
				send_destmac[3] = 0xff;   
				send_destmac[4] = 0xff;   
				send_destmac[5] = 0xff;   
			}
			printf("destmac:%02x-%02x-%02x-%02x-%02x-%02x\n",
				send_destmac[0],send_destmac[1],send_destmac[2],
				send_destmac[3],send_destmac[4],send_destmac[5]
				);
			memcpy(send_ethernet.DestMAC, send_destmac, 6);
			//源MAC地址
			BYTE send_hostmac[6];
			//源MAC地址
			send_hostmac[0] = local_mac[0];     //赋值本地MAC地址
			send_hostmac[1] = local_mac[1];
			send_hostmac[2] = local_mac[2];
			send_hostmac[3] = local_mac[3];
			send_hostmac[4] = local_mac[4];
			send_hostmac[5] = local_mac[5];
			//赋值源MAC地址
			memcpy(send_ethernet.SourMAC, send_hostmac, 6);
			send_ethernet.EthType = htons(0x0800);
			//赋值SendBuffer
			memcpy(&SendBuffer, &send_ethernet, sizeof(struct EthernetHeader));

以上只是赋值了帧头，至于IP头，TCP头，数据的赋值就参照初级功能的来赋值吧，不要忘了校验和的检验。好，大体上就是这样，接受来数据包并转发出去的原理就是这样。

三、接收

不用多改，就是初级功能中的接收，在此写一写小小的优化措施，防止接收到过多的数据帧而造成不断乱蹦，导致你看不到接收的东西。 在打印的时候加一个过滤就好了。部分代码如下： 在main方法中提示用户输入要接收的IP地址

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printf("请输入要接收的IP地址,输入0.0.0.0代表全部接收,请输入\n");
	bool receiveAll = false;
	u_int ip1,ip2,ip3,ip4;
	bool legal = false;
	while(!legal){
		scanf_s("%d.%d.%d.%d",&ip1,&ip2,&ip3,&ip4);
		if(ip1==0&&ip2==0&&ip3==0&&ip4==0){
			receiveAll = true;
			legal = true;
			break;
		}
		if(ip1<0||ip1>255||ip2<0||ip2>255||ip3<0||ip3>255||ip4<1||ip4>254){
			legal = false;
			printf("对不起,IP输入不合法,请重新输入:\n");
		}else{
			legal = true;
		}
	}

打印时的判断

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if(receiveAll||(ip->SourceAddr.byte1==ip1&&
					ip->SourceAddr.byte2==ip2&&
					ip->SourceAddr.byte3==ip3&&
					ip->SourceAddr.byte4==ip4)){
					printf("%d.%d.%d.%d.%d -> %d.%d.%d.%d.%d\n",
					ip->SourceAddr.byte1,
					ip->SourceAddr.byte2,
					ip->SourceAddr.byte3,
					ip->SourceAddr.byte4,
				    sport,
				    ip->DestinationAddr.byte1,
				    ip->DestinationAddr.byte2,
				    ip->DestinationAddr.byte3,
				    ip->DestinationAddr.byte4,
				    dport);
			    printf("sou_mac:%02x-%02x-%02x-%02x-%02x-%02x\n", sou_mac[0], sou_mac[1], sou_mac[2],
			    sou_mac[3], sou_mac[4], sou_mac[5]);
				printf("des_mac:%02x-%02x-%02x-%02x-%02x-%02x\n", des_mac[0], des_mac[1], des_mac[2],
			    des_mac[3], des_mac[4], des_mac[5]);
				printf("%s\n",data);
				printf("-----------------------------------------------------\n");
			}

好，代码就先放送这么多，具体的实现只要有了思路我相信肯定不难，如有问题，欢迎与我交流。