JPCAP——JAVA中的数据链路层控制 之一

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 JPCAP——JAVA中的数据链路层控制

  半年前网络技术课的老师要我们做个ARP查询，老师是教人用winsock的，可我一味钻java，干着急，钻进java世界到处查，终于找到这么一个东西。

然后做了一个ARP监听器，没想到被老师看上了，说是国内JPCAP研究的人不多，可以考虑写一篇论文，老师给我推荐发表。

于是有了这么一篇东西。不过现在还不知道老师发哪个刊物去了。。。老师说，还没回音。。

 注：由于字数限制，分成2部分发。

 

 

JPCAP —— JAVA 中的数据链路层控制

 

一． JPCAP 简介

众所周知，JAVA语言虽然在TCP/UDP传输方面给予了良好的定义，但对于网络层以下的控制，却是无能为力的。JPCAP扩展包弥补了这一点。

JPCAP实际上并非一个真正去实现对数据链路层的控制，而是一个中间件，JPCAP调用wincap/libpcap，而给JAVA语言提供一个公共的接口，从而实现了平台无关性。在官方网站上声明，JPCAP支持FreeBSD 3.x, Linux RedHat 6.1, Fedora Core 4, Solaris, and Microsoft Windows 2000/XP等系统。

二． JPCAP 机制

       JPCAP的整个结构大体上跟wincap/libpcap是很相像的，例如NetworkInterface类对应wincap 的 typedef struct _ADAPTER  ADAPTER ， getDeviceList() 对应pcap_findalldevs()等等。 JPCAP有16个类，下面就其中最重要的4个类做说明。

 

1． NetworkInterface

该类的每一个实例代表一个网络设备，一般就是网卡。这个类只有一些数据成员，除了继承自java.lang.Object的基本方法以外，没有定义其它方法。

 

数据成员
NetworkInterfaceAddress[]	addresses     这个接口的网络地址。设定为数组应该是考虑到有些设备同时连接多条线路，例如路由器。但我们的PC机的网卡一般只有一条线路，所以我们一般取addresses[0]就够了。
java.lang.String	datalink_description .     数据链路层的描述。描述所在的局域网是什么网。例如，以太网（Ethernet）、无线LAN网（wireless LAN）、令牌环网(token ring)等等。
java.lang.String	datalink_name    该网络设备所对应数据链路层的名称。具体来说，例如Ethernet10M、100M、1000M等等。
java.lang.String	description    网卡是XXXX牌子XXXX型号之类的描述。例如我的网卡描述：Realtek RTL8169/8110 Family Gigabit Ethernet NIC
boolean	Loopback     标志这个设备是否loopback设备。
byte[]	mac_address     网卡的MAC地址，6个字节。
java.lang.String	Name     这个设备的名称。例如我的网卡名称：\Device\NPF_{3CE5FDA5-E15D-4F87-B217-255BCB351CD5}

 

2． JpcapCaptor

该类提供了一系列静态方法实现一些基本的功能。该类一个实例代表建立了一个与指定设备的链接，可以通过该类的实例来控制设备，例如设定网卡模式、设定过滤关键字等等。

 

数据成员
int	dropped_packets  抛弃的包的数目。
protected  int	ID     这个数据成员在官方文档中并没有做任何说明，查看 JPCAP 源代码可以发现这个 ID 实际上在其 JNI 的 C 代码部分传进来的，这类本身并没有做出定义，所以是供其内部使用的。实际上在对 JpcapCator 实例的使用中也没有办法调用此数据成员。
protected static boolean[]	instanciatedFlag    同样在官方文档中没有做任何说明，估计其为供内部使用。
protected static int	MAX_NUMBER_OF_INSTANCE 同样在官方文档中没有做任何说明，估计其为供内部使用。
int	received_packets          收到的包的数目
方法成员
static NetworkInterface[]	getDeviceList ()            返回一个网络设备列表。
static JpcapCaptor	openDevice (NetworkInterface interface, int snaplen, boolean promisc, int to_ms)          创建一个与指定设备的连接并返回该连接。注意，以上两个方法都是静态方法。       Interface ：要打开连接的设备的实例；       Snaplen ：这个是比较容易搞混的一个参数。其实这个参数不是限制只能捕捉多少数据包，而是限制每一次收到一个数据包，只提取该数据包中前多少字节；       Promisc ：设置是否混杂模式。处于混杂模式将接收所有数据包，若之后又调用了包过滤函数 setFilter() 将不起任何作用；       To_ms ：这个参数主要用于 processPacket() 方法，指定超时的时间；
void	Close()            关闭调用该方法的设备的连接，相对于 openDivece() 打开连接。
JpcapSender	getJpcapSenderInstance ()           该返回一个 JpcapSender 实例， JpcapSender 类是专门用于控制设备的发送数据包的功能的类。
Packet	getPacket ()            捕捉并返回一个数据包。这是 JpcapCaptor 实例中四种捕捉包的方法之一。
int	loopPacket (int count, PacketReceiver handler)           捕捉指定数目的数据包，并交由实现了 PacketReceiver 接口的类的实例处理，并返回捕捉到的数据包数目。如果 count 参数设为－ 1 ，那么无限循环地捕捉数据。       这个方法不受超时的影响。还记得 openDivice() 中的 to_ms 参数么？那个参数对这个方法没有影响，如果没有捕捉到指定数目数据包，那么这个方法将一直阻塞等待。 PacketReceiver 中只有一个抽象方法 void receive(Packet p) 。
int	processPacket (int count, PacketReceiver handler)            跟 loopPacket () 功能一样，唯一的区别是这个方法受超时的影响，超过指定时间自动返回捕捉到数据包的数目。
int	dispatchPacket (int count, PacketReceiver handler)          跟 processPacket () 功能一样，区别是这个方法可以处于“non-blocking”模式工作，在这种模式下dispatchPacket()可能立即返回，即使没有捕捉到任何数据包。
void	setFilter (java.lang.String condition, boolean optimize)           . condition ： 设定要提取的包的关键字。        Optimize ：这个参数在说明文档以及源代码中都没有说明，只是说这个参数如果为真，那么过滤器将处于优化模式。
void	setNonBlockingMode (boolean nonblocking)      如果值为“ true ”，那么设定为“ non-blocking ”模式。
void	breakLoop()      当调用 processPacket() 和 loopPacket() 后，再调用这个方法可以强制让 processPacket() 和 loopPacket() 停止。

 

3． JpcapSender

该类专门用于控制数据包的发送。

 

方法成员
void	close ()           强制关闭这个连接。
static JpcapSender	openRawSocket ()      这个方法返回的 JpcapSender 实例发送数据包时将自动填写数据链路层头部分。
void	sendPacket (Packet packet)           JpcapSender 最重要的功能，发送数据包。需要注意的是，如果调用这个方法的实例是由 JpcapCaptor 的 getJpcapSenderInstance () 得到的话，需要自己设定数据链路层的头，而如果是由上面的openRawSocket() 得到的话，那么无需也不能设置，数据链路层的头部将由系统自动生成。

 

4． Packet

这个是所有其它数据包类的父类。Jpcap所支持的数据包有：
ARPPacket 、 DatalinkPacket 、 EthernetPacket 、 ICMPPacket 、 IPPacket 、 TCPPacket 、 UDPPacket