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();

1. /**
2. *  这里是controller层
3. * 获得所有网卡接口
4. * @return List<String>
5. */
6. @RequestMapping("/info")
7. public Object getNetworkCard(){
8.     // 获取网络接口列表，返回所有的网络设备数组;
9.     NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();
10.     if (devices.length == 0) {
11.         return "无网卡信息";
12.     }else{
13.         List<NetworkCardPojo> netList = new ArrayList<>();
14.         int index = 0;
15.         for (NetworkInterface n : devices) {
16.             //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
17.             NetworkCardPojo networkCardPojo = new NetworkCardPojo();
18.             networkCardPojo.setIndex(index++);
19.             networkCardPojo.setDescription(n.description);
20.             //networkCardPojo.setNetworkInterface(n);
21.             netList.add(networkCardPojo);
22.         }
23.         return netList;
24.     }
25. }

复制代码

1. public class NetworkCardPojo {
2.     private Integer index;
3.     private String description;
4.     //private NetworkInterface NetworkInterface;
5. }

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。
  

1.    /**
2.             *  这里是controller层
3.      *  打印选择网卡的IP地址和子网掩码;
4.      * @param index
5.      * @return
6.      */
7.     @RequestMapping("/local")
8.     public LocalParameterPojo getLocalParameter(@ProbeParam("index") Integer index){       
9.         NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();
10.         //根据传入的网卡索引获取该网卡接口所属的IP地址
11.         NetworkInterfaceAddress[] device = devices[index].addresses;
12.         //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
13.         LocalParameterPojo local = new LocalParameterPojo();
14.         if (device.length>0){
15.             local.setIpv4(device[0].address);
16.             local.setSubnetMask(device[0].subnet);
17.             local.setNetType(devices[0].datalink_description);
18.         }else {
19.             local.setNetType("该网卡接口不可用，请尝试切换其他网卡接口！");
20.         }
21.         return local;
22.     }

复制代码

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

1. public class LocalParameterPojo {
2.     private InetAddress ipv4;            //本机IP地址
3.     private InetAddress SubnetMask;      //子网掩码
4.     private String netType;         //网络连接类型
5. }

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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

1.     /**
2.      * 这里是controller层
3.      * 开启监控ip包流量监控
4.      * @param index
5.      * @return
6.      */
7.     @RequestMapping("/start")
8.     public List<TargetParameterPojo> startGetPacket(@ProbeParam("index") Integer index){
9.         targetParameter.startThread(index);
10.         //根据Ip地址分组
11.         Map<InetAddress, IpGroup> mapAll = new HashMap<>();
12.         System.out.println("ip count："+targetParameter.getTargetMap().size());
13.         for (int i=0;i<targetParameter.getTargetMap().size();i++){
14.             IpGroup ipGroup = new IpGroup();
15.             for (InetAddress key:targetParameter.getTargetMap().get(i).keySet()){
16.                 Integer size = targetParameter.getTargetMap().get(i).get(key);
17.                 int count=1;
18.                 //检查 hashMap 中是否存在指定的 key 对应的映射关系。
19.                 if(mapAll.containsKey(key)){
20.                     Integer tempSize = mapAll.get(key).getSize();
21.                     size += tempSize;
22.                     Integer tempCount = mapAll.get(key).getCount();
23.                     count += tempCount;
24.                 }
25.                 ipGroup.setCount(count);
26.                 ipGroup.setSize(size);
27.                 mapAll.put(key,ipGroup);
28.             }
29.         }
30.         // 将数据装到TargetParameterPojo
31.         List<TargetParameterPojo> targetList = new ArrayList<>();
32.         for (Map.Entry<InetAddress,IpGroup> map:mapAll.entrySet()){
33.             TargetParameterPojo targetPojo = new TargetParameterPojo();
34.             targetPojo.setSourceIp(map.getKey());
35.             targetPojo.setSize(map.getValue().getSize());
36.             targetPojo.setCount(map.getValue().getCount());
37.             targetList.add(targetPojo);
38.         }
39.         return targetList;
40.     }
42.     /**
43.      * 关闭监控ip包流量
44.      * @return
45.      */
46.     @RequestMapping("/stop")
47.     public int stopsGetPacket(){
48.         int flag = targetParameter.getTargetMap().size();
49.         if(flag>1){
50.             targetParameter.stopThread();
51.             return 1;
52.         }else {
53.             return 0;
54.         }
55.     }

复制代码

service层

1. @Service
2. public class TargetParameter implements Runnable{
3.     //数据统计要用到的list
4.     private static List<Map<InetAddress,Integer>> targetMap = new ArrayList<>();
5.     private boolean flag = true;
6.     private TargetParameter tp;
7.     private Thread thread;
8.     private Integer isOff=0;
10.     public TargetParameter(JpcapCaptor jpcap) {
11.         this.jpcap = jpcap;
12.     }
14.     private JpcapCaptor jpcap = null;
16.     public TargetParameter() {
17.     }
19.     public List<Map<InetAddress, Integer>> getTargetMap() {
20.         return targetMap;
21.     }
23.     @Override
24.     public void run() {
25.         //只要不停止就一直进行抓包
26.         while (flag){
27.             IPPacket ipPacket = (IPPacket) jpcap.getPacket();
28.             if (ipPacket!=null){
29.                 Map<InetAddress,Integer> map = new HashMap<>();
30.                 map.put(ipPacket.src_ip,ipPacket.len);
31.                 targetMap.add(map);
32.             }
33.             // 回调方法
34.             //jpcap.processPacket(-1, new CallbackService());
35.         }
36.     }
37.     /**
38.      * 开启线程方法
39.      */
40.     public void startThread(Integer index){
41.         if (isOff==0){
42.             try {
43.                 NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList();
44.                 //获得了JpcapCaptor实例就可以用来捕获来自网络接口的数据包。
45.                 //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
46.                 jpcap = JpcapCaptor.openDevice(devices[index], 1024, true, 1000);
47.                 // 在捕获前先设置过滤;
48.                 jpcap.setFilter("ip", true);
49.             } catch (IOException e) {
50.                 e.printStackTrace();
51.                 System.out.println("抓取数据包时出现异常!!");
52.             }
53.             tp = new TargetParameter(jpcap);
54.             //创建一个抓抓包线程，保证一直进行抓包
55.             thread = new Thread(tp);
56.             thread.start();
57.             System.out.println("thread.getName()："+thread.getName());
58.             isOff++;
59.         }
60.     }
62.     /**
63.      * 关闭线程并清空List
64.      */
65.     public void stopThread(){
66.         isOff=0;
67.         tp.flag=false;
68.         targetMap.clear();
69.         System.out.println(targetMap);
70.     }
71. }

复制代码

Pojo：

1. public class TargetParameterPojo {
2.     private InetAddress sourceIp;
3.     private Integer count;
4.     private Integer size;
5. }

复制代码

1. public class IpGroup {
2.     private Integer size;
3.     private Integer count;
4. }

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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