【计算机网络课程设计报告（网络嗅探器的设计与实现）】一、引言
随着信息技术的快速发展，网络在人们生活和工作中扮演着越来越重要的角色。网络通信的安全性与稳定性成为研究的重点之一。在网络环境中，数据包的传输是信息交互的基础，而对这些数据包的分析可以帮助我们了解网络运行状态、检测异常流量、排查网络故障等。
本课程设计旨在通过设计与实现一个简单的网络嗅探器（Packet Sniffer），掌握网络数据包的捕获与解析方法，加深对网络协议的理解，并提升实际动手能力。该系统能够实时捕获本地网络中的数据包，并对其中的内容进行初步分析，为后续的网络安全研究提供基础支持。
二、设计目标
1. 实现对局域网中数据包的捕获功能；
2. 对捕获的数据包进行基本解析，提取源地址、目的地址、协议类型等信息；
3. 提供图形化界面或命令行界面展示捕获结果；
4. 支持多种常见协议的识别，如以太网、IP、TCP、UDP等；
5. 具备一定的过滤功能，可按协议类型、IP地址等条件筛选数据包。
三、系统架构与技术选型
1. 开发工具与语言
- 开发语言：Python
- 开发环境：PyCharm 或 VSCode
- 依赖库：
- `scapy`：用于数据包的发送与接收；
- `tkinter`：用于构建简单的图形用户界面；
- `socket`：用于网络通信；
- `threading`：用于多线程处理，提高性能。
2. 系统结构
整个系统分为以下几个模块：
- 数据包捕获模块：负责从网络接口中捕获原始数据包；
- 数据包解析模块：对捕获的数据包进行逐层解析，提取关键信息；
- 显示与过滤模块：将解析后的信息以可视化方式展示给用户，并支持过滤功能；
- 日志记录模块：保存捕获过程中的关键信息，便于后续分析。
四、关键技术实现
1. 数据包捕获
使用 `scapy` 库中的 `sniff()` 函数可以方便地实现数据包的捕获。该函数支持多种参数设置，如指定网络接口、设置捕获数量、定义回调函数等。
```python
from scapy.all import sniff
def packet_callback(packet):
print(packet.summary())
sniff(prn=packet_callback, count=10)
```
2. 数据包解析
对捕获到的数据包进行分层解析，包括以太网层、IP层、TCP/UDP层等。例如：
- 以太网层：包含源MAC地址、目的MAC地址、类型字段；
- IP层：包含源IP地址、目的IP地址、协议类型、TTL等；
- TCP/UDP层：包含源端口、目的端口、序列号、确认号等。
3. 图形界面设计
使用 `tkinter` 构建简单的GUI界面，包括：
- 按钮：开始捕获、停止捕获；
- 文本框：显示捕获的包信息；
- 下拉菜单：选择过滤条件；
- 日志输出区：记录捕获过程中的操作日志。
五、测试与结果分析
在实验过程中，对系统进行了多轮测试，包括：
- 功能测试：验证数据包是否能正确捕获与解析；
- 性能测试：评估系统在高流量下的响应速度；
- 兼容性测试：确保系统可在不同操作系统上运行。
测试结果显示，系统能够稳定捕获并解析常见的网络协议数据包，具备良好的扩展性和实用性。
六、总结与展望
本次课程设计通过实现一个网络嗅探器，不仅加深了对网络协议栈的理解，也提升了编程能力和工程实践能力。未来可以进一步优化系统功能，例如：
- 增加对SSL/TLS等加密协议的支持；
- 实现更复杂的过滤规则；
- 引入数据分析模块，对捕获的数据进行统计分析；
- 加入实时告警机制，用于检测异常流量。
总之，网络嗅探器作为网络分析的重要工具，在网络管理、安全审计等领域具有广泛的应用前景。通过本次课程设计，为今后深入学习网络攻防、网络安全等相关知识打下了坚实的基础。
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参考文献
1. 《计算机网络》（第7版）—— 谢希仁
2. Scapy官方文档：https://scapy.net
3. Python官方文档：https://docs.python.org/3/
4. 网络嗅探器设计与实现相关论文及教程
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附录：程序代码片段（部分）
```python
from scapy.all import
import tkinter as tk
import threading
class PacketSnifferApp:
def __init__(self, root):
self.root = root
self.root.title("网络嗅探器")
self.packet_list = []
self.start_button = tk.Button(root, text="开始捕获", command=self.start_sniffing)
self.start_button.pack()
self.stop_button = tk.Button(root, text="停止捕获", command=self.stop_sniffing)
self.stop_button.pack()
self.text_area = tk.Text(root)
self.text_area.pack()
def start_sniffing(self):
self.sniff_thread = threading.Thread(target=self.sniff_packets)
self.sniff_thread.start()
def stop_sniffing(self):
此处添加停止逻辑
pass
def sniff_packets(self):
sniff(prn=self.display_packet, count=10)
def display_packet(self, packet):
self.text_area.insert(tk.END, packet.summary() + "\n")
if __name__ == "__main__":
root = tk.Tk()
app = PacketSnifferApp(root)
root.mainloop()
```
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作者：XXX
学号：XXXXXX
指导教师：XXX
日期：2025年4月
