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Java + Jpcap实现监控 IP包流量

2023-04-14 22:45 由 云中誰寄锦书来 发表于 #后端开发

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

  1. Npcap.exe正常进行安装即可

  2. 创建一个普通springboot项目

  3. 在项目中导入Jpcap.jar包

  1. 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）

  2. 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;
    }
}

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

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;
    }

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
}

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;
        }
    }

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);
    }
}

Pojo：

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

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

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：

  1. 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）
  2. 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）
  3. 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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