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标题: Java + Jpcap实现监控 IP包流量 [打印本页]

作者: 十念 时间: 2023-4-14 23:05
标题: Java + Jpcap实现监控 IP包流量
Java + Jpcap实现监控 IP包流量

说明：本设计是计算机网络课程的课设，因为代码是提前实现的，本博客于后期补上，又因为代码没写注释自己也看不懂了，所以，仅供参考，就当提供一种实现方式。
文中提供的《Jpcap中文API文档》来源于网络，本文仅用于学习交流，如有侵权，可联系我进行删除。

效果图：

1）课程设计要求

1.1 课程设计目的

通过本实课程设计，有助于理解 IP包的格式和加深对 IP 协议的理解。
1.2 课程设计要求

编制程序，监控网络，捕获一段时间内网络上的 IP 数据包，按 IP 数据包的源地址统计出该源地址在该时间段内发出的 IP 包的个数，将其写人日志文件中或用图形表示出来（建议用图形表示出统计结果）。
1.3 程序的具体要求如下

用命令行运行： IPStatistic time logfile
其中， IPStatistic 是程序名； time 是设定的统计时间间隔（单位为分钟，比如，2表示2分钟）; logfile 表示统计结果写人的日志文件名（若用图形表示统计结果则可以不选这个参数）。
2）编码前的准备

2.1 技术点

后端：springboot，Jpcap
前端：vue2，ECharts
说明：Jpcap是一个能够捕获、发送网络数据包的java类库包。
2.2 环境搭建

2.2.1 事先说明和下载链接

ps：网上大部分都是Jpcap+winpcap，但是winpcap太老了，大概率在Windows10和Windows11上会出问题，当时也踩了不少坑，这里推荐使用npcap

winocap网址：https://www.winpcap.org/
Npcap网址：https://npcap.com/
从图中可以看出，winocap已经不再支持，推荐使用npcap

进入Npcap官网下载即可

2.2.2 资源下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1y6u-V-FPwOgIxC9ZoAD7yg
提取码：1111
内容：

Jpcap中文API文档
npcap-1.72.exe
Jpcap.dll
jpcap.jar
network_vue（前端代码，需要自己装包：npm install）
network_course_design（Java代码）

2.2.3安装

重点1、3、4步

Npcap.exe正常进行安装即可
创建一个普通springboot项目
在项目中导入Jpcap.jar包

将Jpcap.dll放到JDK安装路径下的 /jre/bin 目录下（我这里好像没有放也可以运行，可以试一下）
前端就是一个普普通通的VUE+ECharts项目

3）编码

重要提示：当时为了赶工，其中的逻辑很有问题，现在的评价就一个字，烂，非常烂！！！看看关键实现就行。
这里推荐看这篇博客，写的很好，里面对重要字段进行了说明：https://www.cnblogs.com/shy-huiying/p/5636274.html

3.1 后端实现

3.1.1 获得本机所有网卡接口信息

Jpcap提供了方法JpcapCaptor.getDeviceList()完成这个任务，该方法返回一组NetworkInterface对象。
NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();

/**
* 这里是controller层
* 获得所有网卡接口
* @return List<String>
*/
@RequestMapping("/info")
public Object getNetworkCard(){
// 获取网络接口列表，返回所有的网络设备数组;
NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();
if (devices.length == 0) {
return "无网卡信息";
}else{
List<NetworkCardPojo> netList = new ArrayList<>();
int index = 0;
for (NetworkInterface n : devices) {
//NetworkCardPojo是自己编写的实体类，包含网卡接口索引和网卡接口名两个属性
NetworkCardPojo networkCardPojo = new NetworkCardPojo();
networkCardPojo.setIndex(index++);
networkCardPojo.setDescription(n.description);
//networkCardPojo.setNetworkInterface(n);
netList.add(networkCardPojo);
}
return netList;
}
}

复制代码

public class NetworkCardPojo {
private Integer index;
private String description;
//private NetworkInterface NetworkInterface;
}

复制代码

返回到前端的数据：

3.1.2 得到指定网卡的具体信息

NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();得到多有网卡信息
devices[index].addresses；根据前端传入的网卡接口索引得到指定网卡接口的信息。

/**
* 这里是controller层
* 打印选择网卡的IP地址和子网掩码;
* @param index
* @return
*/
@RequestMapping("/local")
public LocalParameterPojo getLocalParameter(@ProbeParam("index") Integer index){
NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();
//根据传入的网卡索引获取该网卡接口所属的IP地址
NetworkInterfaceAddress[] device = devices[index].addresses;
//LocalParameterPojo是自己编写的实体类，包含本机IP地址、子网掩码、网络连接类型
LocalParameterPojo local = new LocalParameterPojo();
if (device.length>0){
local.setIpv4(device[0].address);
local.setSubnetMask(device[0].subnet);
local.setNetType(devices[0].datalink_description);
}else {
local.setNetType("该网卡接口不可用，请尝试切换其他网卡接口！");
}
return local;
}

复制代码

LocalParameterPojo实体类，注意部分字段是InetAddress类型

public class LocalParameterPojo {
private InetAddress ipv4; //本机IP地址
private InetAddress SubnetMask; //子网掩码
private String netType; //网络连接类型
}

复制代码

3.1.3 监控ip包数据

因为一个ip地址会发送多个ip包，这里主要是将ip包进行分组统计：
IP地址--累计IP包数量--累计IP包大小
这里写的不好，有些问题，甚至问题很大，后面想到有更好的解决方法，但是没有尝试过，就不写了

/**
* 这里是controller层
* 开启监控ip包流量监控
* @param index
* @return
*/
@RequestMapping("/start")
public List<TargetParameterPojo> startGetPacket(@ProbeParam("index") Integer index){
targetParameter.startThread(index);
//根据Ip地址分组
Map<InetAddress, IpGroup> mapAll = new HashMap<>();
System.out.println("ip count："+targetParameter.getTargetMap().size());
for (int i=0;i<targetParameter.getTargetMap().size();i++){
IpGroup ipGroup = new IpGroup();
for (InetAddress key:targetParameter.getTargetMap().get(i).keySet()){
Integer size = targetParameter.getTargetMap().get(i).get(key);
int count=1;
//检查 hashMap 中是否存在指定的 key 对应的映射关系。
if(mapAll.containsKey(key)){
Integer tempSize = mapAll.get(key).getSize();
size += tempSize;
Integer tempCount = mapAll.get(key).getCount();
count += tempCount;
}
ipGroup.setCount(count);
ipGroup.setSize(size);
mapAll.put(key,ipGroup);
}
}
// 将数据装到TargetParameterPojo
List<TargetParameterPojo> targetList = new ArrayList<>();
for (Map.Entry<InetAddress,IpGroup> map:mapAll.entrySet()){
TargetParameterPojo targetPojo = new TargetParameterPojo();
targetPojo.setSourceIp(map.getKey());
targetPojo.setSize(map.getValue().getSize());
targetPojo.setCount(map.getValue().getCount());
targetList.add(targetPojo);
}
return targetList;
}
/**
* 关闭监控ip包流量
* @return
*/
@RequestMapping("/stop")
public int stopsGetPacket(){
int flag = targetParameter.getTargetMap().size();
if(flag>1){
targetParameter.stopThread();
return 1;
}else {
return 0;
}
}

复制代码

service层

@Service
public class TargetParameter implements Runnable{
//数据统计要用到的list
private static List<Map<InetAddress,Integer>> targetMap = new ArrayList<>();
private boolean flag = true;
private TargetParameter tp;
private Thread thread;
private Integer isOff=0;
public TargetParameter(JpcapCaptor jpcap) {
this.jpcap = jpcap;
}
private JpcapCaptor jpcap = null;
public TargetParameter() {
}
public List<Map<InetAddress, Integer>> getTargetMap() {
return targetMap;
}
@Override
public void run() {
//只要不停止就一直进行抓包
while (flag){
IPPacket ipPacket = (IPPacket) jpcap.getPacket();
if (ipPacket!=null){
Map<InetAddress,Integer> map = new HashMap<>();
map.put(ipPacket.src_ip,ipPacket.len);
targetMap.add(map);
}
// 回调方法
//jpcap.processPacket(-1, new CallbackService());
}
}
/**
* 开启线程方法
*/
public void startThread(Integer index){
if (isOff==0){
try {
NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();
//获得了JpcapCaptor实例就可以用来捕获来自网络接口的数据包。
//网卡索引,捕获数据包大小,是否开启混杂模式（混杂模式会捕获到数据表）,超时
jpcap = JpcapCaptor.openDevice(devices[index], 1024, true, 1000);
// 在捕获前先设置过滤;
jpcap.setFilter("ip", true);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("抓取数据包时出现异常!!");
}
tp = new TargetParameter(jpcap);
//创建一个抓抓包线程，保证一直进行抓包
thread = new Thread(tp);
thread.start();
System.out.println("thread.getName()："+thread.getName());
isOff++;
}
}
/**
* 关闭线程并清空List
*/
public void stopThread(){
isOff=0;
tp.flag=false;
targetMap.clear();
System.out.println(targetMap);
}
}

复制代码

Pojo：

public class TargetParameterPojo {
private InetAddress sourceIp;
private Integer count;
private Integer size;
}

复制代码

public class IpGroup {
private Integer size;
private Integer count;
}

复制代码

3.1.4 目录结构

3.2 前端实现

前端实现很简单，主要是数据渲染，这里说一下我的思路：

设定一个计时器，每隔1秒钟就请求一次数据，从而进行数据更新（axios实现）
可根据需要对数据进行排序和截取，比如截取前20条数据进行排序（数据条数太多会造成图形不美观）
优化：对开启和关闭按钮进行控制，防止重复请求和重复关闭

4）END

资源下载
链接：https://pan.baidu.com/s/1y6u-V-FPwOgIxC9ZoAD7yg
提取码：1111
内容：

Jpcap中文API文档
npcap-1.72.exe
Jpcap.dll
jpcap.jar
network_vue（前端代码，需要自己装包：npm install）
network_course_design（Java代码）

重要：请勿学习如上代码的写法，那时候vue正在学，还行学完，代码冗余严重。
本博客仅仅提供解决方法！欢迎讨论，感谢批评指正。

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