khảo sát các thư viện bắt gói lớp 2 và lớp 3

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 2

ĐỒ ÁN/KHOÁ LUẬN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

KHẢO SÁT CÁC THƢ VIỆN BẮT GÓI

LỚP 2 VÀ LỚP 3

Mã số đề tài: 11407170011

Ngƣời hƣớng dẫn : ThS LÊ PHÚC

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TRÍ

Mã số sinh viên : 407170067

Lớp : Đ07THM1

Khoá : 2007-2012

Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

TP.HCM , tháng 12/2011

Đồ án/ Khóa luận tốt nghiệp Đại học Nhận x t c a giáo vi n h ng d n

Nguyễn Văn Trí -D07THM1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

  

------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------

TP Hồ Chí Minh, Ngày …… tháng 12 năm 2011

Giáo viên hƣớng dẫn

ThS. LÊ PHÚC

Đồ án/ Khóa luận tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu

Nguyễn Văn Trí -D07THM1

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ mạng máy tính và truyền thông ngày nay đ ợc sử dụng một cách

rộng rãi v i những phần mềm ứng dụng đ ợc viết ra để cung cấp cho ng ời dùng. Sự

thành công c a mạng Internet mang thông tin đến mỗi gia đình, mỗi tổ chức và mỗi

công ty. Mỗi ngày mỗi sản phẩm phần mềm đ ợc viết ra kèm theo đó là những công

nghệ m i ra đời.

Sức mạnh và độ phức tạp c a mạng máy tính đ ợc phát triển mỗi ngày. Điều

này làm tăng khả năng sử dụng c a thiết bị ng ời dùng cuối, nh ng cũng chính điều

đó lại làm khó cho những ng ời thiết kế, bảo d ỡng và đảm bảo tính an ninh c a

mạng.

Chính vì nguy n nhân đó, cần đ a ra những công cụ cần thiết có khả năng phân

tích, chẩn đoán và kiểm tra hoạt động và vấn đề bảo mật c a các thông tin truyền trên

mạng.

Để có thể kiểm soát đ ợc các luồng thông tin l u thông tr n mạng, theo dõi l u

l ợng gói vào ra. Đồng thời theo dõi hoạt động c a ng ời sử dụng về các vấn để trên

đ ờng truyền, sự tấn công c a virus hay những tấn công c a Hacker. Một giải pháp đặt

ra đó là sử dụng những công cụ bắt gói và phân tích kết quả từ các gói bắt đ ợc để có

thể giải quyết các vấn đề nêu trên.

Hiện nay, có rất nhiều công cụ bắt gói đ ợc phát triển bởi các nhà phát triển ứng

dụng nổi tiếng, nh công cụ bắt gói Wireshare, Tcpdump, Etherpeek, Cain & Anbel…

Tuy nhi n, cơ chế hoạt động để có thể thực hiện bắt gói ở l p 2 (Datalink) và l p 3(

Network) trong mô hình OSI c a những công cụ này nh thế nào? Dựa vào đâu mà

các công cụ này có thể bắt các gói tin và tiến hành phân tích chúng , sau đó hiển thị kết

quả l n giao diện c a ứng dụng. Chính vì những mục đích nêu trên, em đã lựa chọn

thực hiện đồ án tốt nghiệp về khảo sát cơ chế bắt gói ở l p Network và l p Data link.

Khảo sát các th viện bắt gói ở mỗi l p. So sánh kết quả bắt gói trong từng tr ờng hợp

ri ng để có thể hiểu rõ hơn về cơ chế bắt gói, hiệu suất bắt gói tr n mỗi l p.

Thông qua đó, em có thể nắm bắt đ ợc các giải pháp và kĩ thuật để có thể thu

thập, giám sát, quản lý đ ợc thông tin trên mạng qua việc phân tích nội dung các gói

tin bắt đ ợc. Và đó sẽ giúp em có thể trang bị tốt cho hành trang kiến thức c a mình

sau khi ra tr ờng.

Nội dung c a báo cáo đồ án tốt nghiệp gồm có:

Chương 1: Tổng quan về bắt gói.

Chương 2: Các giao thức và khuôn dạng dữ liệu chính.

Chương 3: Thư viện lọc gói lớp 2 và lớp 3.

Chương 4:Đánh giá hiệu suất bắt gói của thư viện bắt gói lớp 2 và thư viện bắt

gói lớp 3.

Phần kết luận và các tài liệu tham khảo.

Đồ án/ khóa luận tốt nghiệp Đại học Lời cảm ơn

Nguyễn Văn Trí -D07THM1

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập tại tr ờng Học Viện Công Nghệ B u Chính Viễn Thông Cơ

sở tại thành phố Hồ Chí Minh, em đã đ ợc các thầy cô giáo trang bị cho em những

kiến thức cơ bản c a ngành Công nghệ thông tin, đồng thời cũng giúp em hiểu sâu hơn

về chuyên ngành mạng máy tính và truyền thông.

Ngoài ra, nhà tr ờng cũng tạo điều kiện cho em có thể tìm hiểu đ ợc các vấn đề

li n quan trong chuy n ngành mà mình đang theo học. Đó cũng là nền tảng vững chắc

cho em sau này b c ra tr ờng vận dụng những kiến thức mà mình đã đ ợc học để có

thể góp phần xây dựng ngành công nghệ thông tin nói chung và ngành mạng máy tính

và truyền thông nói riêng ngày càng phát triển v i những công nghệ tiên tiến hiện nay.

Em xin bày tỏ lòng cảm ơn Ban giám hiệu nhà tr ờng, t i thầy, cô và các anh chị

khoa Công nghệ Thông tin đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ cho em trong suốt thời

gian học tập vừa qua tại tr ờng.

Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc t i Thầy L Phúc đã tận tình giúp đỡ,

h ng d n em học tập, tìm hiểu, nghiên cứu và trau dồi kiến thức chuy n môn để hoàn

thành đề tài báo cáo tốt nghiệp này.

Mặc dù đã cố gắng trong nghiên cứu và thực hiện đề tài, nh ng vì thời gian và

trình độ còn hạn chế nên chắc chắn bài báo cáo sẽ không tránh khỏi nhiều thiếu sót.

Em rất mong nhận đ ợc sự đóng góp và giúp đỡ c a các thầy cô giáo, các bạn sinh

vi n để em có thể phát triển hơn nữa những nghi n cứu và ch ơng trình c a mình.

Đồ án/ Khóa luận tốt nghiệp Đại học Mục lục

Nguyễn Văn Trí -D07THM1 Trang i

MỤC LỤC

NHẬN T CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC ..................................................................................................................................i

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH..........................................................................................iv

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT...............................................................................v

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BẮT GÓI.....................................................................6

1.1 Giới thiệu . ..................................................................................................................6

1.2 Kiến trúc bắt gói dữ liệu............................................................................................7

1.2.1 Card mạng và trình điều khiển thiết bị NIC....................................................7

1.2.2 Trình điều khiển bắt gói...................................................................................10

1.3 Tƣơng tác với NDIS.................................................................................................13

1.4 Các quá trình xử lý bắt và gửi gói..........................................................................19

1.4.1 Quá trình lọc. ....................................................................................................19

1.4.2 Quá trình đệm và đọc dữ liệu..........................................................................20

1.4.3 Quá trình tiêm gói. ...........................................................................................23

1.5 Các loại bộ đệm. .......................................................................................................23

1.5.1 Bộ đệm hạt nhân...............................................................................................23

1.5.2 Bộ đệm mức ngƣời dùng ..................................................................................24

1.6 Các kiến trúc bắt gói................................................................................................25

1.6.1 Kiến trúc BSD Packet Filter............................................................................25

1.6.1.a. Network Tap. .............................................................................................26

1.6.1.b. Filter. ..........................................................................................................26

1.6.1.c. Kernel Buffer.............................................................................................28

1.6.1.d. Thƣ viện Libcap. .......................................................................................28

1.6.2 Kiến trúc của WinPCap...................................................................................29

1.6.2.a. Tổng quan về kiến trúc. ............................................................................29

1.6.2.b. Những mô đun của WinPCap. .................................................................31

CHƯƠNG 2. CÁC GIAO THỨC VÀ KHUÔN DẠNG DỮ LIỆU CHÍNH................34

2.1 Bộ giao thức TCP/IP................................................................................................34

2.1.1 Khái niệm. .........................................................................................................34

2.1.2 Mục đích và nguồn gốc.....................................................................................34

2.1.3 Đặc điểm. ...........................................................................................................36

2.1.4 Đóng gói dữ liệu trong chồng giao thức TCP/IP ...............................................36

Đồ án/ Khóa luận tốt nghiệp Đại học Mục lục

Nguyễn Văn Trí -D07THM1 Trang ii

2.1.5 Sơ lƣợt chức năng của các tầng.......................................................................37

2.1.5.a. Tầng ứng dụng(Application Layer). .........................................................37

2.1.5.b. Tầng giao vận(Transport Layer). ............................................................37

2.1.5.c. Tầng Internet(Internet Layer). ................................................................37

2.1.5.d. Tầng Liên kết(Link Layer).......................................................................38

2.1.6 So sánh mô hình TCP/IP và OSI.....................................................................38

2.2 Cấu trúc khung tin và các giao thức truyền tin. ...................................................39

2.2.1 Ethernet. ............................................................................................................39

2.2.1.a. Cấu trúc khung tin Ethernet. ...................................................................39

2.2.1.b. Cấu trúc địa chỉ Ethernet. ........................................................................41

2.2.2 ARP(Address Resolution Protocol).................................................................41

2.2.3 RARP(Reverse Address Resolution Protocol). ..............................................42

2.2.4 IP(Internet Protocol). .......................................................................................43

2.2.5 ICMP(Internet Control Message Protocol)....................................................45

2.2.6 TCP(Transmission Control Protocol).............................................................47

2.2.7 UDP(User Datagram Protocol)........................................................................48

2.2.8 HTTP (HyperText Transfer Protocol). ..........................................................49

2.2.9 DNS(Domain Name System)............................................................................50

CHƯƠNG 3. THƢ VIỆN LỌC GÓI LỚP 2 VÀ LỚP 3 ...............................................52

3.1 Các khái niệm liên quan..........................................................................................52

3.2 Thƣ viện bắt gói lớp 3 (.NET Library). .................................................................52

3.2.1 Khái niệm ..........................................................................................................53

3.2.2 Hoạt động của .NET Socket.............................................................................55

3.3 Thƣ viện bắt gói lớp 2..............................................................................................55

3.3.1 WinPcap ............................................................................................................55

3.3.1.a. Khái niệm...................................................................................................56

3.3.1.b. Hoạt động của Winpcap. ..........................................................................57

3.3.2 PacketX..............................................................................................................58

3.4 So sánh và Nhận xét cơ chế bắt gói. .......................................................................59

3.4.1 So sánh Raw Socket và WinPcap. ...................................................................59

3.4.2 Nhận xét.............................................................................................................60

CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT BẮT GÓI CỦA THƢ VIỆN BẮT GÓI LỚP

2 VÀ THƢ VIỆN BẮT GÓI LỚP 3 ......................................................................................62

4.1 Giới thiệu về chƣơng trình bắt gói lớp 2 và lớp 3. ................................................62

4.1.1 Chƣơng trình bắt gói lớp 2. .............................................................................62

4.1.2 Chƣơng trình bắt gói lớp 3. .............................................................................62

Đồ án/ Khóa luận tốt nghiệp Đại học Mục lục

Nguyễn Văn Trí -D07THM1 Trang iii

4.2 So sánh hiệu suất bắt gói giữa lớp 2 và lớp 3.........................................................63

4.2.1 Sơ đồ mạng thực hiện so sánh hiệu suất.........................................................63

4.2.2 So sánh độ chiếm dụng CPU............................................................................65

4.2.3 So sánh tỉ lệ gói bắt đƣợc. ................................................................................66

4.2.4 So sánh tỉ lệ mất gói..........................................................................................67

4.3 Hƣớng phát triển đồ án. ..........................................................................................71

KẾT LUẬN .............................................................................................................................73

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................74