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第一部分 计算机网络软件编程训练要求与教学指导第1章 计算机网络课程内容、编程训练目的与教学指导3

1.1 计算机网络课程特点与网络软件人才需求的形势3

1.2 计算机网络技术的研究与发展4

1.2.1 发展主线1：Internet技术4

1.2.2 发展主线2：无线网络技术6

1.2.3 发展主线3：网络安全技术8

1.2.4 总结9

1.3 《计算机网络高级教程》的相关内容安排12

1.3.1 计算机网络技术的研究与发展12

1.3.2 广域网技术12

1.3.3 局域网技术13

1.3.4 城域网技术13

1.3.5 IPv4协议13

1.3.6 IPv6协议14

1.3.7 移动IP协议14

1.3.8 TCP与UDP协议14

1.3.9 网络应用和应用层协议14

1.3.10 无线Ad hoc网络、无线传感器网络与无线网格网研究15

1.3.11 网络安全与网络管理技术的研究15

1.3.12 网络性能分析、网络模拟与开源工具包15

1.4 网络软件编程课题训练目的与基本内容16

1.4.1 基础类网络软件编程课题训练目的与基本内容16

1.4.2 综合类网络软件编程课题训练目的与基本内容19

1.4.3 提高类网络软件编程课题训练目的与基本内容20

1.4.4 网络软件编程训练选题指导26

第二部分 基础训练篇31

第2章 Ethernet帧结构解析程序31

2.1 编程训练目的31

2.2 编程训练要求31

2.3 相关知识32

2.3.1 帧结构32

2.3.2 Ethernet帧的接收流程分析33

2.3.3 CRC校验34

2.4 编程训练设计分析37

2.4.1 程序设计思路及实现37

2.4.2 主要流程图41

2.5 扩展与提高42

2.5.1 CRC-32校验查表法实现42

2.5.2 Ethernet帧的发送流程分析44

第3章 使用ARP协议获取局域网内活动主机物理地址46

3.1 编程训练目的46

3.2 编程训练要求46

3.3 相关知识46

3.3.1 ARP协议工作原理46

3.3.2 ARP协议相关数据帧结构47

3.4 编程训练设计分析48

3.4.1 程序流程介绍48

3.4.2 编程要点分析48

3.5 扩展与提高54

3.5.1 ARP欺骗54

3.5.2 使用Windows自带API库实现类似功能55

3.5.3 使用Windows API获得主机MAC地址56

第4章 计算校验和程序59

4.1 编程训练目的59

4.2 编程训练要求59

4.3 相关知识60

4.3.1 网际校验和算法60

4.3.2 网际校验和算法特性61

4.3.3 计算举例62

4.4 编程训练设计分析64

4.4.1 程序设计思路及实现64

4.4.2 程序流程图66

4.5 扩展与提高66

4.5.1 增量式算法的补码实现67

4.5.2 对增量式算法的改进67

第5章 IP包流量分析程序69

5.1 编程训练目的69

5.2 编程训练要求69

5.3 相关知识70

5.3.1 IP协议70

5.3.2 IP数据报格式70

5.4 编程训练设计分析73

5.4.1 捕获IP数据包73

5.4.2 统计IP数据包的信息77

5.4.3 程序流程图79

5.5 扩展与提高80

5.5.1 使用Winpcap捕获数据包80

5.5.2 使用map结构存储IP数据包信息81

第6章 Tracert程序84

6.1 编程训练目的84

6.2 编程训练要求84

6.3 相关知识85

6.3.1 Tracert的实现原理85

6.3.2 ICMP协议及报文格式85

6.4 编程训练设计分析88

6.4.1 核心代码及说明88

6.4.2 程序流程图94

6.5 扩展与提高95

6.5.1 使用自行提供IP报头的方法发送ICMP报文95

6.5.2 使用ICMP帮助函数库发送ICMP报文96

第7章 IPv6报文封装及地址生成程序99

7.1 编程训练目的99

7.2 编程训练要求99

7.3 相关知识99

7.3.1 IPv6报头99

7.3.2 IPv6扩展报头102

7.3.3 IPv6地址102

7.4 编程训练设计分析108

7.4.1 IPv6基本报头的填充108

7.4.2 IPv6地址生成算法110

7.4.3 程序流程图112

7.5 扩展与提高113

7.5.1 用于IPv6的TCP/UDP伪报头113

7.5.2 包含TCP报头的IPv6数据封装113

第8章 TCP和UDP数据包发送程序116

8.1 编程训练目的116

8.2 编程训练要求116

8.3 相关知识116

8.3.1 UDP协议简介116

8.3.2 TCP协议简介117

8.4 编程训练设计分析118

8.4.1 数据包头结构定义118

8.4.2 填充数据包过程介绍119

8.4.3 TCP/UDP协议网际校验和计算方法121

8.5 扩展与提高122

8.5.1 使用原始套接字完成题目要求122

8.5.2 使用NDIS协议驱动发送自定义数据帧123

第9章 基于C/S结构的套接字程序设计126

9.1 编程训练目的126

9.2 编程训练要求126

9.3 相关知识127

9.3.1 C/S结构网络模型127

9.3.2 Windows Sockets编程简介128

9.3.3 基本套接字API调用129

9.3.4 典型编程调用时序图132

9.4 编程训练设计分析133

9.4.1 server端结构设计及代码说明133

9.4.2 client端结构设计及代码说明138

9.5 扩展与提高139

9.5.1 Winsock的两种I/O模式139

9.5.2 Windows Sockets下的4种编程模型139

9.5.3 使用WSAAsynSelect进行异步I/O编程142

第10章 滑动窗口协议模拟程序145

10.1 编程训练目的145

10.2 编程训练要求145

10.3 相关知识145

10.3.1 滑动窗口协议的流量控制146

10.3.2 滑动窗口协议的差错控制146

10.4 编程训练设计分析147

10.4.1 协议模拟过程分析147

10.4.2 滑动窗口协议基本算法149

10.4.3 核心代码及其说明151

10.5 扩展与提高159

10.5.1 传输层与链路层滑动窗口协议比较159

10.5.2 TCP滑动窗口协议的基本原理159

第11章 Web Server程序161

11.1 编程训练目的161

11.2 编程训练要求161

11.3 相关知识161

11.3.1 HTTP的工作过程162

11.3.2 HTTP的消息格式162

11.3.3 HTTP/1.1的改进165

11.4 编程训练设计分析166

11.4.1 客户请求处理模块实现167

11.4.2 响应生成发送模块实现168

11.5 扩展与提高172

11.5.1 HTTP认证机制172

11.5.2 Basic认证的代码实现174

第12章 无线局域网802.11协议CSMA/CA算法模拟程序179

12.1 编程训练目的179

12.2 编程训练要求179

12.3 相关知识179

12.3.1 802.11协议概述179

12.3.2 CSMA/CA协议的工作流程180

12.4 编程训练设计分析180

12.4.1 主线程代码分析181

12.4.2 数据接收线程代码分析181

12.4.3 数据发送线程代码分析182

12.5 扩展与提高184

12.5.1 无线局域网的发展184

12.5.2 IEEE 802.11b主要优点185

12.5.3 IEEE 802.11b无线网络包含组件185

12.5.4 IEEE 802.11b运作模式186

12.5.5 IEEE 802.11b运作基础186

第13章 公钥密码实现程序187

13.1 编程训练目的187

13.2 编程训练要求187

13.3 相关知识188

13.3.1 密码学相关背景知识188

13.3.2 RSA密码机制简介189

13.4 编程训练设计分析191

13.4.1 模乘运算和模幂运算模块191

13.4.2 生成随机的大素数192

13.4.3 求最大公约数194

13.4.4 计算私钥194

13.4.5 加密解密过程195

13.5 扩展与提高196

13.5.1 RSA安全性196

13.5.2 其他公钥密码体系197

13.5.3 对称密码体系简介197

第三部分 综合训练篇201

第14章 路由器基本功能实现程序201

14.1 编程训练目的201

14.2 编程训练要求201

14.3 相关知识202

14.3.1 路由器结构与功能202

14.3.2 路由选择的基本原理204

14.3.3 路由表206

14.3.4 ICMP差错报文208

14.4 编程训练设计分析208

14.4.1 路由程序的设计209

14.4.2 测试环境的搭建220

14.5 扩展与提高222

14.5.1 OSPF简介222

14.5.2 OSPF协议工作原理223

14.5.3 CSPF路由表的算法实现225

第15章 FTP协议实现程序228

15.1 编程训练目的228

15.2 编程训练要求228

15.3 相关知识228

15.3.1 FTP协议简介228

15.3.2 FTP命令简介229

15.4 编程训练设计分析230

15.4.1 程序总体结构分析230

15.4.2 工作者线程函数介绍233

15.5 扩展与提高250

15.5.1 完成端口相关原理250

15.5.2 Windows其他网络I/O传输程序架构比较252

第16章 协议分析器程序254

16.1 编程训练目的254

16.2 编程训练要求254

16.3 相关知识255

16.3.1 协议分析器基本原理255

16.3.2 TCP/IP分层体系结构255

16.3.3 数据的封装与解析256

16.4 编程训练设计分析256

16.4.1 协议分析器总体结构设计256

16.4.2 数据捕获模块257

16.4.3 协议解析模块260

16.5 扩展与提高267

16.5.1 使用原始套接字方式完成数据捕获过程267

16.5.2 在协议分析器中使用Winpcap的高级特性268

第17章 综合扫描器程序271

17.1 编程训练目的271

17.2 编程训练要求271

17.3 相关知识271

17.3.1 ARP扫描271

17.3.2 ICMP扫描272

17.3.3 TCP扫描272

17.3.4 UDP扫描273

17.4 编程训练设计分析273

17.4.1 ARP扫描实现273

17.4.2 ICMP扫描实现277

17.4.3 TCP Connect扫描实现280

17.4.4 TCP SYN扫描实现283

17.4.5 TCP FIN扫描实现289

17.4.6 UDP扫描实现291

17.5 扩展与提高295

17.5.1 ICMP扫描扩展295

17.5.2 TCP扫描扩展296

17.5.3 UDP扫描扩展296

17.5.4 扫描的其他应用297

17.5.5 系统漏洞扫描简介297

第四部分 提高训练篇301

第18章 基于SNMP协议的网络拓扑发现程序301

18.1 编程训练目的301

18.2 编程训练要求301

18.3 相关知识301

18.3.1 SNMP协议简介301

18.3.2 异步过程调用304

18.4 编程训练设计分析304

18.4.1 主体结构304

18.4.2 功能模块简介305

18.4.3 相关代码剖析306

18.5 扩展与提高314

18.5.1 其他网络管理协议简介314

18.5.2 网络管理新技术315

第19章 利用OpenSSL实现安全的Web Server程序316

19.1 编程训练目的316

19.2 编程训练要求316

19.3 相关知识316

19.3.1 SSL协议介绍316

19.3.2 OpenSSL库319

19.4 编程训练设计分析324

19.4.1 程序设计思路及实现324

19.4.2 Server端认证证书的生成328

19.5 扩展与提高329

19.5.1 客户端认证329

19.5.2 基于IPSec的安全通信329

第20章 简单防火墙程序334

20.1 编程训练目的334

20.2 编程训练要求334

20.3 相关知识335

20.3.1 防火墙简介335

20.3.2 系统包过滤API介绍336

20.4 编程训练设计分析338

20.4.1 程序流程分析338

20.4.2 核心代码分析338

20.5 扩展与提高341

20.5.1 基于API Hook的数据包过滤技术341

20.5.2 基于SPI的数据包过滤技术344

第21章 防火墙扩展功能程序347

21.1 编程训练目的347

21.2 编程训练要求347

21.3 相关知识348

21.3.1 Windows网络协议栈结构348

21.3.2 Windows网络数据拦截技术综述350

21.4 编程训练设计分析353

21.4.1 程序流程分析353

21.4.2 核心代码分析355

21.5 扩展与提高363

21.5.1 基于TDI过滤驱动的防火墙技术363

21.5.2 基于NDIS中间层的数据包过滤技术367

第22章 NS-2简单有线网络模拟程序370

22.1 编程训练目的370

22.2 编程训练要求370

22.3 相关知识370

22.3.1 NS-2简介及原理概述370

22.3.2 NS-2的下载与安装372

22.3.3 NS-2网络模拟的基本流程373

22.3.4 NS-2学习方法374

22.3.5 NS学习资源列表375

22.4 编程训练设计分析375

22.4.1 模拟场景描述375

22.4.2 模拟脚本及其说明376

22.4.3 模拟的Nam演示379

22.4.4 模拟结果的统计分析379

22.5 扩展与提高385

22.5.1 有线网络中的Ethernet模拟385

22.5.2 NS-2模拟脚本生成工具387

第23章 使用NS-2模拟无线Ad hoc网络388

23.1 编程训练目的388

23.2 编程训练要求388

23.3 相关知识388

23.3.1 NS-2的无线网络模型388

23.3.2 移动结点的创建390

23.3.3 移动结点的运动391

23.3.4 移动场景与流量场景的自动生成392

23.4 编程训练设计分析393

23.4.1 模拟场景描述393

23.4.2 模拟脚本及其说明394

23.4.3 模拟的Nam演示398

23.4.4 模拟结果的统计分析398

23.5 扩展与提高402

23.5.1 使用场景生成器和流量产生器进行无线模拟402

23.5.2 深入学习导读403

23.5.3 一个NS-2无线模拟脚本生成工具405

附录A Winpcap简介与使用说明406

附录B Windows Driver Module简介411

附录C NS-2在Linux和Windows+Cygwin下的安装413

参考文献420