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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35

2.3.1 帧结构35

2.3.2 Ethernet帧的接收流程分析36

2.3.3 CRC校验37

2.4 编程训练设计分析40

2.4.1 程序设计思路及实现40

2.4.2 主要流程图44

2.5 扩展与提高45

2.5.1 CRC-32校验查表法实现45

2.5.2 Ethernet帧的发送流程分析47

第3章 使用ARP协议获取局域网内活动主机物理地址程序49

3.1 编程训练目的49

3.2 编程训练要求49

3.3 相关知识50

3.3.1 ARP协议工作原理50

3.3.2 ARP协议相关数据帧结构51

3.4 编程训练设计分析51

3.4.1 程序流程介绍51

3.4.2 编程要点分析51

3.5 扩展与提高57

3.5.1 ARP欺骗57

3.5.2 使用Windows自带API库实现类似功能58

3.5.3 使用Windows API获得主机MAC地址59

第4章 计算校验和程序62

4.1 编程训练目的62

4.2 编程训练要求62

4.3 相关知识63

4.3.1 网际校验和算法63

4.3.2 网际校验和算法特性64

4.3.3 计算举例65

4.4 编程训练设计分析67

4.4.1 程序设计思路及实现67

4.4.2 程序流程图68

4.5 扩展与提高69

4.5.1 增量式算法的补码实现69

4.5.2 对增量式算法的改进70

第5章 IP包流量分析程序72

5.1 编程训练目的72

5.2 编程训练要求72

5.3 相关知识73

5.3.1 IP协议73

5.3.2 IP数据报格式74

5.4 编程训练设计分析77

5.4.1 捕获IP数据包77

5.4.2 统计IP数据包的信息80

5.4.3 程序流程图82

5.5 扩展与提高83

5.5.1 使用Winpcap捕获数据包84

5.5.2 使用map结构存储IP数据包信息85

第6章 Tracert程序88

6.1 编程训练目的88

6.2 编程训练要求88

6.3 相关知识90

6.3.1 Tracert的实现原理90

6.3.2 ICMP协议及报文格式90

6.4 编程训练设计分析93

6.4.1 核心代码及说明93

6.4.2 程序流程图99

6.5 扩展与提高100

6.5.1 使用自行提供IP报头的方法发送ICMP报文100

6.5.2 使用ICMP帮助函数库发送ICMP报文100

第7章 IPv6报文封装及地址生成程序103

7.1 编程训练目的103

7.2 编程训练要求103

7.3 相关知识104

7.3.1 IPv6报头104

7.3.2 IPv6扩展报头106

7.3.3 IPv6地址107

7.4 编程训练设计分析112

7.4.1 IPv6基本报头的填充113

7.4.2 IPv6地址生成算法114

7.4.3 程序流程图116

7.5 扩展与提高117

7.5.1 用于IPv6的TCP/UDP伪报头117

7.5.2 包含TCP报头的IPv6数据封装118

第8章 TCP和UDP数据包发送程序120

8.1 编程训练目的120

8.2 编程训练要求120

8.3 相关知识121

8.3.1 UDP协议简介121

8.3.2 TCP协议简介121

8.4 编程训练设计分析122

8.4.1 数据包头结构定义122

8.4.2 填充数据包过程介绍124

8.4.3 TCP/UDP协议网际校验和计算方法125

8.5 扩展与提高126

8.5.1 使用原始套接字完成题目要求126

8.5.2 使用NDIS协议驱动发送自定义数据帧127

第9章 基于C/S结构的套接字程序设计130

9.1 编程训练目的130

9.2 编程训练要求130

9.3 相关知识132

9.3.1 C/S结构网络模型132

9.3.2 Windows Sockets编程简介132

9.3.3 基本套接字API调用134

9.3.4 典型编程调用时序图136

9.4 编程训练设计分析137

9.4.1 Server端结构设计及代码说明138

9.4.2 Client端结构设计及代码说明142

9.5 扩展与提高143

9.5.1 Winsock的两种I/O模式143

9.5.2 Windows Sockets下的4种编程模型143

9.5.3 使用WSAAsynSelect进行异步I/O编程146

第10章 滑动窗口协议模拟程序149

10.1 编程训练目的149

10.2 编程训练要求149

10.3 相关知识150

10.3.1 滑动窗口协议的流量控制150

10.3.2 滑动窗口协议的差错控制150

10.4 编程训练设计分析152

10.4.1 协议模拟过程分析152

10.4.2 滑动窗口协议基本算法153

10.4.3 核心代码及其说明156

10.5 扩展与提高164

10.5.1 传输层与链路层滑动窗口协议比较164

10.5.2 TCP滑动窗口协议的基本原理164

第11章 Web Server程序166

11.1 编程训练目的166

11.2 编程训练要求166

11.3 相关知识167

11.3.1 HTTP的工作过程167

11.3.2 HTTP的消息格式168

11.3.3 HTTP 1.1的改进171

11.4 编程训练设计分析172

11.4.1 客户请求处理模块实现172

11.4.2 响应生成发送模块实现174

11.5 扩展与提高177

11.5.1 HTTP认证机制177

11.5.2 Basic认证的代码实现180

第12章 无线局域网802.11协议CSMA/CA算法模拟程序184

12.1 编程训练目的184

12.2 编程训练要求184

12.3 相关知识185

12.3.1 802.11协议概述185

12.3.2 CSMA/CA协议的工作流程185

12.4 编程训练设计分析186

12.4.1 主线程代码分析186

12.4.2 数据接收线程代码分析186

12.4.3 数据发送线程代码分析187

12.5 扩展与提高190

12.5.1 无线局域网的发展190

12.5.2 IEEE 802.11b的主要优点190

12.5.3 IEEE 802.11b无线网络包含组件190

12.5.4 IEEE 802.11b运作模式191

12.5.5 IEEE 802.11b运作基础191

第13章 公钥密码实现程序192

13.1 编程训练目的192

13.2 编程训练要求192

13.3 相关知识193

13.3.1 密码学相关背景知识193

13.3.2 RSA密码机制简介195

13.4 编程训练设计分析196

13.4.1 模乘运算和模幂运算模块196

13.4.2 生成随机的大素数197

13.4.3 求最大公约数199

13.4.4 计算私钥200

13.4.5 加密解密过程200

13.5 扩展与提高201

13.5.1 RSA安全性201

13.5.2 其他公钥密码体系202

13.5.3 对称密码体系简介203

第三部分 综合训练篇207

第14章 路由器基本功能实现程序207

14.1 编程训练目的207

14.2 编程训练要求207

14.3 相关知识209

14.3.1 路由器结构与功能209

14.3.2 路由选择的基本原理210

14.3.3 路由表212

14.3.4 ICMP差错报文214

14.4 编程训练设计分析215

14.4.1 路由程序的设计215

14.4.2 测试环境的搭建227

14.5 扩展与提高228

14.5.1 OSPF简介229

14.5.2 OSPF协议工作原理230

14.5.3 OSPF路由表的算法实现232

第15章 FTP协议实现程序235

15.1 编程训练目的235

15.2 编程训练要求235

15.3 相关知识236

15.3.1 FTP协议简介236

15.3.2 FTP命令简介237

15.4 编程训练设计分析238

15.4.1 程序总体结构分析238

15.4.2 工作者线程函数介绍240

15.5 扩展与提高259

15.5.1 完成端口相关原理259

15.5.2 Windows其他网络I/O传输程序架构比较261

第16章 协议分析器程序264

16.1 编程训练目的264

16.2 编程训练要求264

16.3 相关知识265

16.3.1 协议分析器基本原理265

16.3.2 TCP/IP分层体系结构265

16.3.3 数据的封装与解析266

16.4 编程训练设计分析267

16.4.1 协议分析器总体结构设计267

16.4.2 数据捕获模块267

16.4.3 协议解析模块270

16.5 扩展与提高277

16.5.1 使用原始套接字方式完成数据捕获过程277

16.5.2 在协议分析器中使用Winpcap的高级特性278

第17章 综合扫描器程序281

17.1 编程训练目的281

17.2 编程训练要求281

17.3 相关知识282

17.3.1 ARP扫描282

17.3.2 ICMP扫描282

17.3.3 TCP扫描282

17.3.4 UDP扫描283

17.4 编程训练设计分析284

17.4.1 ARP扫描实现284

17.4.2 ICMP扫描实现287

17.4.3 TCP Connect扫描实现291

17.4.4 TCP SYN扫描实现293

17.4.5 TCP FIN扫描实现299

17.4.6 UDP扫描实现301

17.5 扩展与提高305

17.5.1 ICMP扫描扩展305

17.5.2 TCP扫描扩展306

17.5.3 UDP扫描扩展307

17.5.4 扫描的其他应用307

17.5.5 系统漏洞扫描简介308

第四部分 提高训练篇311

第18章 基于SNMP协议的网络拓扑发现程序311

18.1 编程训练目的311

18.2 编程训练要求311

18.3 相关知识312

18.3.1 SNMP协议简介312

18.3.2 异步过程调用314

18.4 编程训练设计分析315

18.4.1 主体结构315

18.4.2 功能模块简介316

18.4.3 相关代码剖析316

18.5 扩展与提高325

18.5.1 其他网络管理协议简介325

18.5.2 网络管理新技术326

第19章 利用OpenSSL实现安全的Web Server程序327

19.1 编程训练目的327

19.2 编程训练要求327

19.3 相关知识328

19.3.1 SSL协议介绍328

19.3.2 OpenSSL库330

19.4 编程训练设计分析335

19.4.1 程序设计思路及实现335

19.4.2 Server端认证证书的生成339

19.5 扩展与提高340

19.5.1 客户端认证340

19.5.2 基于IPSec的安全通信341

第20章 简单防火墙程序345

20.1 编程训练目的345

20.2 编程训练要求345

20.3 相关知识346

20.3.1 防火墙简介346

20.3.2 系统包过滤API介绍347

20.4 编程训练设计分析349

20.4.1 程序流程分析349

20.4.2 核心代码分析349

20.5 扩展与提高353

20.5.1 基于API Hook的数据包过滤技术353

20.5.2 基于SPI的数据包过滤技术356

第21章 防火墙扩展功能程序359

21.1 编程训练目的359

21.2 编程训练要求359

21.3 相关知识360

21.3.1 Windows网络协议栈结构360

21.3.2 Windows网络数据拦截技术综述363

21.4 编程训练设计分析366

21.4.1 程序流程分析366

21.4.2 核心代码分析367

21.5 扩展与提高375

21.5.1 基于TDI过滤驱动的防火墙技术375

21.5.2 基于NDIS中间层的数据包过滤技术379

第22章 NS-2简单有线网络模拟程序382

22.1 编程训练目的382

22.2 编程训练要求382

22.3 相关知识383

22.3.1 NS-2简介及原理概述383

22.3.2 NS-2的下载与安装385

22.3.3 NS-2网络模拟的基本流程386

22.3.4 NS-2学习方法386

22.3.5 NS-2学习资源列表388

22.4 编程训练设计分析388

22.4.1 模拟场景描述388

22.4.2 模拟脚本及其说明389

22.4.3 模拟的Nam演示392

22.4.4 模拟结果的统计分析392

22.5 扩展与提高397

22.5.1 有线网络中的Ethernet模拟397

22.5.2 NS-2模拟脚本生成工具399

第23章 使用NS-2模拟无线Ad hoc网络400

23.1 编程训练目的400

23.2 编程训练要求400

23.3 相关知识401

23.3.1 NS-2的无线网络模型401

23.3.2 移动节点的创建403

23.3.3 移动节点的运动404

23.3.4 移动场景与流量场景的自动生成404

23.4 编程训练设计分析406

23.4.1 模拟场景描述406

23.4.2 模拟脚本及其说明406

23.4.3 模拟的Nam演示410

23.4.4 模拟结果的统计分析411

23.5 扩展与提高415

23.5.1 使用场景生成器和流量产生器进行无线模拟415

23.5.2 深入学习导读416

23.5.3 一个NS-2无线模拟脚本生成工具417

附录A Winpcap简介与使用说明418

A.1 Winpcap简介418

A.2 使用Winpcap编程的一般步骤419

A.3 Winpcap动态库419

附录B Windows Driver Module简介423

附录C NS-2在Linux和Windows＋Cygwin下的安装425

参考文献432