Đang tải... (xem toàn văn)
SỬ DỤNG KỸ THUẬT LẬP TRÌNH SOCKET XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH SCAN IP
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT-HÀN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC LẬP TRÌNH MẠNG NÂNG CAO ĐỀ TÀI SỬ DỤNG KỸ THUẬT LẬP TRÌNH SOCKET XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH SCAN IP SVTH : Nguyễn Đức Trung Trương Văn Đông Tô Thị Thu Thủy Lớp : CCMM03C Niên khóa : 2009 – 2012 CBHD : Ths. Nguyễn Vũ Đà Nẵng, tháng 3 năm 2012 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, mạng máy tính là công nghệ của mọi thời đại. Các ứng dụng mạng đóng vai trò không thể thiếu để khai thác tiềm năng của mạng máy tính, đặc biệt là mạng Internet. Do vậy, lập trình mạng là môn học không thể thiếu của sinh viên ngành công nghệ thông tin nói chung và sinh viên chuyên ngành mạng nói riêng. Mục đích của môn học lập trình mạng là cung cấp cho sinh viên biết kiến thức mạng liên quan cũng như cơ chế hoạt động và kiến trúc của các phần mềm mạng. Từ đó, hiểu và biết cách viết các chương trình ứng dụng trong một hệ thống mạng quy mô nhỏ cũng như mạng Internet. C# là một ngôn ngữ mềm dẻo và rất phổ biến. Nó sử dụng hệ thống kiểu/đối tượng trong.NET mà ở đó, các chương trình C# có thể giao tiếp với nhiều ngôn ngữ khác trong .NET mà không gặp rắc rối nào về kiểu. Dựa trên kiến thức lập trình mạng với C#, cộng với sự đa dạng của các dịch vụ mạng với nhiều tính năng hỗ trợ cao. Từ ý tưởng xây dựng một chương trình scan IP có khả năng quét cổng, có khả năng quét các địa chỉ trong phạm vi bất kỳ, cũng như bất kỳ các cổng. Chương trình ScanIP được xây dựng với một số tính năng hoàn chỉnh như: xác định địa chỉ MAC, quét cổng v.v… Mục tiêu của đồ án là tìm hiểu về mạng máy tính và kỹ thuật lập trình socket với ngôn ngữ lập trình C#, trên cơ sở đó xây dựng một chương trình quét cổng trên mạng nội bộ. Bao gồm ba chương: Chương I. Tổng Quan Về Lập Trình Mạng Chương II. Lập Trình Mạng Với Socket Chương III. Thiết kế Và Xây Dựng Chương Trình Trong quá trình xây dựng chương trình do thời gian ngắn và chưa đủ kiến thức, nên không tránh khỏi sai sót. Kính mong thầy cô cùng các bạn đóng góp ý kiến xây dựng để nhóm hoàn thiện hơn. Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Vũ đã hỗ trợ và tạo điều kiện giúp chúng em hoàn thành đồ án này. Đà Nẵng, tháng 3 năm 2012 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH i CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH MẠNG ii 1.1.GIỚI THIỆU VỀ NGÔN NGỮ C# ii 1.2.KIẾN TRÚC .NET ii 1.3.NGÔN NGỮ C# iv 1.4.MÔ HÌNH THAM CHIẾU OSI v 1.5.CHỒNG GIAO THỨC TCP/IP viii 1.6.MÔ HÌNH TRUYỀN THÔNG TRONG CẤU TRÚC MẠNG x 1.6.1.Nguyên tắc truyền thông x 1.6.2.Nguyên tắc của phương pháp phân tầng xi 1.6.3.Địa chỉ IP – Các địa chỉ IP dành riêng xii 1.7.GIAO THỨC ICMP xii 1.7.1.Giới thiệu ICMP xiii 1.7.2.Cấu trúc xiii 1.7.3.Danh sách các thông điệp điều khiển của giao thức ICMP xiv CHƯƠNG 2. LẬP TRÌNH MẠNG VỚI SOCKET xvi 2.1.GIỚI THIỆU VỀ LẬP TRÌNH VỚI SOCKET xvi 1.8.SỬ DỤNG RAW SOCKET xvii CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH xxiv 1.9.PHÂN TÍCH YÊU CẦU xxiv 1.10.PHÂN TÍCH CÁC CHỨC NĂNG xxiv 1.10.1.Phương thức hoạt động của ứng dụng xxiv 1.10.2.Xây dựng chức năng xxiv 1.11. XÂY DỰNG CHỨC NĂNG xxv 1.11.1.Xây dựng chức năng gửi gói tin xxv 1.11.2.Xây dựng chức năng nhận gói tin và xử lý xxv 1.11.3.Xây dựng chức năng quét địa chỉ IP xxvii 1.12.GIAO DIỆN VÀ SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH xxvii 1.12.1.Giao diện xxvii 1.12.2.Sử dụng chương trình xxxix KẾT LUẬN xli DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 NHÂN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 43 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1. Mô tả các thành phần trong .NET Framework iii Hình 1. 2.Mô hình OSI v Hình 1.3. Mô hình chồng giao thức TCP/IP ix Hình 2.1. Giới thiệu về lập trình với socket xvi Hình 3.1. Giao diện chính của chương trình scanip xxvii Hình 3.2. Chức năng quét tất cả các địa chỉ ip xxviii Hình 3.3. Chức năng quét theo lớp xxviii i CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH MẠNG 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGÔN NGỮ C# Microsoft .NET không phải là một ngôn ngữ lập trình, đó là một không gian làm việc tổng hợp bởi bốn bộ ngôn ngữ lập trình: C#, VB.NET, Managed C++, and J# . NET. ở đó có sự chồng gối lên nhau của các ngôn ngữ, và được định nghĩa trong FCL (Framework Class Library). Microsoft .NET bao gồm 2 thành phần chính: Framework và Intergrated Development Enviroment (IDE). Framework cung cấp những gì cần thiết và căn bản, là khuôn dạng hay môi trường hỗ trợ các hạ tầng cơ sở theo một quy ước nhất định để công việc được thuận tiện. IDE cung cấp một môi trường giúp chúng ta triển khai được dễ dàng và nhanh chóng các ứng dụng trên nền tảng .NET. Thành phần Framework là quan trọng nhất .NET đây là cốt lõi và tinh hoa của môi trường, còn IDE chỉ là công cụ để phát triển dựa trên nền tảng đó. Trong .NET toàn bộ các ngôn ngữ C#, Visual C++ hay Visual Basic .NET đều dùng cùng một IDE. Microsoft .NET là nền tảng cho việc ứng dụng và thực thi các ứng dụng phân tán thế hệ kế tiếp. Bao gồm các ứng dụng từ client đến server và các dịch vụ khác. Một số tính năng của Microsoft .NET cho phép những nhà phát triển sử dụng như sau: o Một mô hình lập trình cho phép nhà phát triển xây dựng các ứng dụng dịch vụ web và ứng dụng client với Extensible Markup Language (XML). o Tập hợp dịch vụ XML Web, như Microsoft .NET My Services cho phép nhà phát triển đơn giản và tích hợp người dùng kinh nghiệm. o Cung cấp các server phục vụ bao gồm: Windows 2000, SQL Server và BizTalk Server, tất cả đều tích hợp, hoạt động và quản lý các dịch XML Web và các ứng dụng o Các phần mềm client như Windows XP và Windows CE giúp người phát triển phân phối sâu và thuyết phục người dùng kinh nghiệm thông qua các dòng thiết bị. o Nhiều công cụ hỗ trợ như Visual Stuido .NET, để phát triển các dịch vụ Web XML, ứng dụng trên nền Windows hay nền web một cách dễ dàng và hiệu quả. 1.2. KIẾN TRÚC .NET ii .NET Framework là một platform mới giúp làm đơn giản việc phát triển ứng dụng trong môi trường phân tán của Internet. .NET Framework được thiết kế đầy đủ để đáp ứng theo quan điểm sau: Hình 1. 1. Mô tả các thành phần trong .NET Framework o Để cung cấp một môi trường lập trình hướng đối tượng vững chắc, trong đó mã nguồn đối tượng được lưu trữ và thực thi một cách cục bộ. Thực thi cục bộ nhưng được phân tán trên Internet, hoặc thực thi từ xa. o Để cung cấp một môi trường thực thi mã nguồn mà tối thiểu được việc đóng gói phần mềm và sự tranh chấp về phiên bản. o Để cung cấp một môi trường thực thi mã nguồn mà đảm bảo việc thực thi an toàn mã nguồn, bao gồm cả việc mã nguồn được tạo ra bởi hãng thứ ba hay bất cứ hãng nào mà tuân thủ theo kiến trúc .NET.Để cung cấp một môi trường thực thi mã nguồn mà loại bỏ được những lỗi thực hiện các script hay môi trường thông dịch. o Để làm cho những người phát triển có kinh nghiệm vững chắc có thể nắm vững nhiều kiểu ứng dụng khác nhau. Như là từ những ứng dụng trên nền Windows đến những ứng dụng dựa trên web. o Để xây dựng tất cả các thông tin dựa trên tiêu chuẩn công nghiệp để đảm bảo rằng mã nguồn trên .NET có thể tích hợp với bất cứ mã nguồn khác. .NET Framework có hai thành phần chính: Common Language Runtime (CLR) và thư viện lớp .NET Framework. CLR là nền tảng của .NET Framework. Chúng ta có thể hiểu iii như: quản lý bộ nhớ, quản lý tiểu trình, và quản lý từ xa. Ngoài ra nó còn thúc đẩy việc sử dụng kiểu an toàn và các hình thức khác của việc chính xác mã nguồn, đảm bảo cho việc thực hiện được bảo mật và mạnh mẽ. Thật vậy, khái niệm quản lý mã nguồn là nguyên lý nền tảng của runtime. Mã nguồn mà đích tới runtime thì được biết như là mã nguồn được quản lý (managed code). Trong khi đó mã nguồn mà không có đích tới runtime thì được biết như mã nguồn không được quản lý (unmanaged code). Thư viện lớp, một thành phần chính khác của .NET Framework là một tập hợp hướng đối tượng của các kiểu dữ liệu được dùng lại, nó cho phép chúng ta có thể phát triển những ứng dụng từ những ứng dụng truyền thống command-line hay những ứng dụng có giao diện đồ họa (GUI) đến những ứng dụng mới nhất được cung cấp bởi ASP.NET, như là Web Form và dịch vụ XML Web. 1.3. NGÔN NGỮ C# Ngôn ngữ C# khá đơn giản, chỉ khoảng 80 từ khóa và hơn mười mấy kiểu dữ liệu được xây dựng sẵn. Tuy nhiên, ngôn ngữ C# có ý nghĩa cao khi nó thực thi những khái niệm lập trình hiện đại. C# bao gồm tất cả những hỗ trợ cho cấu trúc, thành phần, lập trình hướng đối tượng. Những tính chất đó hiện diện trong một ngôn ngữ lập trình hiện đại. Và ngôn ngữ C# hội đủ những điều kiện như vậy, hơn nữa nó được xây dựng trên nền tảng của hai ngôn ngữ mạnh nhất là C++ và Java. Phần cốt lõi của bất cứ ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng là sự hỗ trợ của nó cho việc định nghĩa và làm việc với những lớp. Những lớp thì định nghĩa những kiểu dữ liệu mới, cho phép người phát triển mở rộng ngôn ngữ để tạo mô hình tốt hơn để giải quyết vấn đề. Ngôn ngữ C# chứa những từ khóa cho việc khai báo những kiểu lớp đối tượng mới và những phương thức hay thuộc tính của lớp, và cho việc thực thi đóng gói, kế thừa và tính đa hình, ba thuộc tính cơ bản của bất cứ ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. Trong ngôn ngữ C# mọi thứ liên quan đến khai báo lớp đều được tìm thấy trong phần khai báo của nó. Định nghĩa một lớp trong ngôn ngữ C# không đòi hỏi phải chia ra tập tin header và tập tin nguồn giống như trong ngôn ngữ C++. Hơn thế nữa, ngôn ngữ C# hỗ trợ kiểu XML, cho phép chèn các tag XML để phát sinh tự động các document cho lớp. iv Trong ngôn ngữ C#, những cấu trúc cũng được hỗ trợ , nhưng khái niệm về ngữ nghĩa của nó thay đổi khác với C++. Trong C#, một cấu trúc được giới hạn, là kiểu dữ liệu nhỏ gọn, và khi tạo thể hiện, thì nó yêu cầu ít hơn về hệ điều hành và bộ nhớ so với một lớp. Một cấu trúc thì không thể kế thừa một lớp hay được kế thừa nhưng một cấu trúc có thể thực thi một giao diện. Ngôn ngữ C# cung cấp những đặc tính hướng thành phần (component-oriented), như là những thuộc tính, những sự kiện. Lập trình hướng thành phần được hỗ trợ bởi CLR cho phép lưu trữ metadata với mã nguồn cho một lớp. Metadata mô tả cho một lớp, bao gồm phương thức và những thuộc tính của nó, cũng như những sự bảo mật cần thiết và những thuộc tính khác. Mã nguồn chứa đựng những logic cần thiết để thực hiện những chức năng của nó. Do vậy, một lớp được biên dịch như là một khối self-contained, nên môi trường hosting biết được cách đọc metadata của một lớp và mã nguồn cần thiết mà không cần những thông tin khác để sử dụng nó. Ngôn ngữ C# hỗ trợ truy cập bộ nhớ trực tiếp sử dụng kiểu con trỏ của C++ và từ khóa cho dấu ngoặc [] trong toán tử. Các mã nguồn này là không an toàn. Và bộ giải phóng bộ nhớ tự động của CLR sẽ không thực hiện việc giải phóng những đối tượng được tham chiếu bằng sử dụng con trỏ cho đến khi chúng được giải phóng. 1.4. MÔ HÌNH THAM CHIẾU OSI Hình 1. 2.Mô hình OSI v Mô hình tham chiếu OSI (Open Systems Interconnection Reference Model) là một thiết kế dựa vào nguyên lý tầng cấp, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thông giữa các máy tính và thiết kế giao thức mạng giữa chúng. Mô hình này được phát triển thành một thành phần trong kế hoạch Kết nối các hệ thống mở dong ISO và IUT-T khởi xướng. Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các quy tắc cho các nội dung sau: o Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông được với nhau. o Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu, khi nào thì không được. o Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng dữ liệu và đúng bên nhận. o Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau. o Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp o Các biểu diễn một bit truyền dẫn Mô hình tham chiếu OSI được chia thành bảy lớp với các chức năng sau: o Lớp ứng dụng (Application Layer): là giao diện giữa các chương trình ứng dụng của người dùng và mạng. Lớp application xử lý truy cập mạng chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi. Lớp này không cung cấp các ứng dụng cho lớp nào mà nó cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như: truyền file, gởi nhận E-mail, Telnet, HTTP, FTP, SMTP … o Lớp trình diễn (Presentation Layer): lớp này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng dữ liệu được trao đổi. Nó đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của một hệ thống đầu cuối gởi đi, lớp ứng dụng của hệ thống khác có thể đọc được. Lớp trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữ liệu khác nhau thông qua một dạng chung, đồng thời nó cũng nén và giải nén dữ liệu. o Lớp phiên (Session Layer): lớp này có chức năng thiết lập, quản lý, và kết thúc các phiên thông tin giữa hai thiết bị truyền nhận. Lớp phiên cung cấp các dịch vụ cho lớp trình bày. Lớp phiên cung cấp sự đồng bộ hóa giữa các tác vụ người dùng bằng cách đặt những kiểm tra vào luồng dữ liệu. Bằng cách này, nếu mạng không hoạt động thì chỉ có dữ liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối cùng mới phải truyền lại. Lớp này cũng thi hành kiểm vi [...]... một socket Các loại socket: o o Socket không hướng kết nối (UDP Socket) o 1.8 Socket hướng kết nối (TCP Socket) Raw Socket SỬ DỤNG RAW SOCKET Gói tin ICMP không sử dụng TCP hoặc UDP nên chúng ta không thể sử dụng các lớp được hỗ trợ như TCPClient hay UDPClient mà phải sử dụng một Raw Socket Muốn tạo Raw Socket khi tạo Socket ta phải sử dụng SocketType.Raw, giao thức ICMP Cách tạo Raw Socket như sau: Socket. .. ngôn ngữ lập trình khác nhau: như C, C++, Java, Visual Basic, C#, Windows Socket Application Programming Interface (Winsock API) là một thư viện các hàm socket Winsock hỗ trợ các lập trình viên xây dựng các ứng dụng mạng trên nền TCP /IP Là giao diện lập trình ứng dụng (API), giao diện giữa chương trình ứng dụng với lớp mạng trong hệ thống mạng TCP /IP. Thông qua giao diện này chúng ta có thể lập trình. .. lý gói tin xxiv Chức năng quét địa chỉ IP dựa trên 2 chức năng cơ bản trên o 1.11 XÂY DỰNG CHỨC NĂNG 1.11.1 .Xây dựng chức năng gửi gói tin Để gửi một gói tin trong Visual C# thì phải sử dụng một Raw Socket Muốn tạo Raw Socket khi tạo ra Socket ta sử dụng SocketType, giao thức ICMP Tạo ra Raw Socket như sau: Socket sock = new Socket( AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Raw, ProtocolType.Icmp); Gửi... biết máy đó đang tồn tại trong mạng và hiển thị cho người sử dụng biết 1.12 GIAO DIỆN VÀ SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH 1.12.1.Giao diện Giao diện chính của chương trình Hình 3.1 Giao diện chính của chương trình scanip Chức năng quét địa chỉ của chương trình xxvii Hình 3.2 Chức năng quét tất cả các địa chỉ ip Hình 3.3 Chức năng quét theo lớp Code chương trình Lớp ICMP.cs: Xử lý gói tin ICMP using System; using... phát triển : mô hình OSI, TCP /IP Xét trên phương diện lập trình với máy tính, ta xét mô hình phân tầng thu gọn: Nói chung trong truyền thông có sự tham gia của các thành phần: Các chương trình ứng dụng, các chương trình truyền thông, các máy tính và các mạng Các chương trình ứng dụng là các chương trình của người sử dụng được thực hiện trên máy tính và có thể tham gia vào quá trình trao đổi thông tin giữa... Program Stream Socket Interface Datagram Socket Interface TCP Raw Socket Interface UDP IP Physical & Data Link Layer Hình 2.1 Giới thiệu về lập trình với socket Sockets cung cấp một interface để lập trình mạng tại tầng Transport Một socket là một end-point của một liên kết giữa hai ứng dụng Ngày nay, Socket được hỗ trợ trong hầu hết các hệ điều hành như MS Windows (WinSock), Linux và được sử dụng trong... ứng dụng (Application Layer): tại mức cao nhất này, người sử dụng thực hiện các chương trình ứng dụng truy xuất đến các mức dịch vụ hiện hữ trên TCP /IP Internet Một ứng dụng tương tác với một trong những protocol ở mức giao vận (transport) để gửi hoặc nhận dữ liệu Mỗi chương trình ứng dụng chọn một kiểu giao vận mà nó cần, có thể là một dãy tuần tự từng thông điệp hoặc một chuỗi các byte liên tục Chương. .. đầu cho IPv6) Here – I – Am (ban đầu cho IPv6) Yêu cầu sự đăng ký di động Trả lời sự đăng ký di động Yêu cầu tên miền Trả lời tên miền Thuật toán SKIP Discovery Protocol, 40 41 Simple Key – Quản lý giao thức Internet Photuris, bảo mật fail Các giao thức ICMP cho thử nghiệm trên di 42 255 động như Seamoby [RFC4065] Dành riêng xv CHƯƠNG 2 LẬP TRÌNH MẠNG VỚI SOCKET 2.1 GIỚI THIỆU VỀ LẬP TRÌNH VỚI SOCKET. .. phản hồi từ một địa chỉ IP nào đó để tiến hành xử lý Và dựa vào thông tin phản hồi đó mà biết được địa chỉ IP đó có tồn tại trong mạng hay không Để gửi được gói tin tới tất cả các địa chỉ thì ta dùng 4 vòng lặp for lồng nhau tương ứng với 4 octet của địa chỉ IPv4 for (byte i=ipf1;i . tính và kỹ thuật lập trình socket với ngôn ngữ lập trình C#, trên cơ sở đó xây dựng một chương trình quét cổng trên mạng nội bộ. Bao gồm ba chương: Chương I. Tổng Quan Về Lập Trình Mạng Chương. NGHỊ VIỆT-HÀN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC LẬP TRÌNH MẠNG NÂNG CAO ĐỀ TÀI SỬ DỤNG KỸ THUẬT LẬP TRÌNH SOCKET XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH SCAN IP SVTH : Nguyễn Đức Trung Trương Văn Đông Tô. chương: Chương I. Tổng Quan Về Lập Trình Mạng Chương II. Lập Trình Mạng Với Socket Chương III. Thiết kế Và Xây Dựng Chương Trình Trong quá trình xây dựng chương trình do thời gian ngắn và chưa đủ kiến thức,