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下面是任务 2 代码的逐行详细解释：
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```python
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import tkinter as tk
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from tkinter import messagebox
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import socket
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import struct
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import re
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import time
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```
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1. **`tkinter`**：Python 的内置 GUI 库，用于创建图形用户界面。
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2. **`messagebox`**：`tkinter` 模块中的组件，用于显示错误或提示信息。
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3. **`socket`**：提供网络编程接口，用于构造和发送报文。
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4. **`struct`**：用于将数据打包成特定格式（二进制结构），例如构造报文头。
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5. **`re`**：正则表达式模块，用于验证 IP 地址的格式。
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6. **`time`**：用于记录和计算时间，测量报文往返的时间。
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### 构造 ICMP 报文
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```python
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def construct_icmp():
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icmp_header = struct.pack('!BBHHH', 8, 0, 0, 1, 1)
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checksum = ~sum(icmp_header) & 0xFFFF
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icmp_header = struct.pack('!BBHHH', 8, 0, checksum, 1, 1)
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return icmp_header
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```
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1. **构造 ICMP 报文的头部**：
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- 使用 `struct.pack` 打包数据为二进制格式。
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- `!` 表示网络字节序（大端模式）。
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- `BBHHH` 定义字段类型：2 个 8 位整数，3 个 16 位整数。
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- **8** 表示 ICMP 类型（8 = 回显请求）。
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- **0** 表示代码字段。
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- **0** 表示校验和（暂时填充 0）。
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- **1, 1** 表示标识符和序列号。
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2. **计算校验和**：
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- 使用 `~sum(...)` 计算报文的校验和并取反，确保数据完整性。
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- 结果为 16 位，使用 `& 0xFFFF` 截断为无符号整数。
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3. **重新打包报文**：
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- 将计算后的校验和填入头部。
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4. **返回构造好的 ICMP 报文**。
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### 构造 UDP 报文
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```python
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def construct_udp(src_port, dest_port):
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udp_header = struct.pack('!HHHH', src_port, dest_port, 8, 0)
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return udp_header
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```
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1. **打包 UDP 报文头**：
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- `HHHH` 表示 4 个 16 位整数（源端口、目标端口、长度、校验和）。
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- **src_port**：源端口号。
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- **dest_port**：目标端口号。
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- **8**：UDP 报文长度（仅头部时固定为 8 字节）。
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- **0**：校验和（暂时不计算，系统会自动填充）。
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2. **返回 UDP 报文头**。
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### 验证 IP 地址
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```python
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def validate_ip(ip):
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pattern = re.compile(r'^\d{1,3}(\.\d{1,3}){3}$')
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return pattern.match(ip) is not None
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```
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1. **正则表达式验证**：
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- 匹配 IP 地址格式：四段数字，每段 0-255 范围。
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- `^\d{1,3}`：每段由 1 到 3 位数字组成。
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- `(\.\d{1,3}){3}`：重复三次的“点+数字”模式。
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2. **返回结果**：
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- 如果匹配成功，返回 `True`。
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- 如果失败，返回 `False`。
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### 发送报文
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```python
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def send_packet():
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try:
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target_ip = ip_entry.get()
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target_port = int(port_entry.get())
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packet_type = var.get()
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if not validate_ip(target_ip):
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raise ValueError("目标 IP 地址无效")
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```
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1. **获取用户输入**：
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- `ip_entry.get()`：从文本框中获取目标 IP 地址。
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- `port_entry.get()`：从文本框中获取目标端口号并转为整数。
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- `var.get()`：从单选框中获取选择的报文类型。
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2. **验证 IP 地址**：
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- 使用 `validate_ip` 函数检查 IP 格式。
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- 如果无效，抛出 `ValueError` 异常。
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```python
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sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket.IPPROTO_ICMP if packet_type == "ICMP" else socket.IPPROTO_UDP)
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```
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1. **创建套接字**：
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- `socket.AF_INET`：使用 IPv4 地址。
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- `socket.SOCK_RAW`：使用原始套接字，允许手动构造报文。
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- `socket.IPPROTO_ICMP`：ICMP 协议。
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- `socket.IPPROTO_UDP`：UDP 协议。
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```python
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if packet_type == "ICMP":
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packet = construct_icmp()
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elif packet_type == "UDP":
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packet = construct_udp(12345, target_port)
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```
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1. **选择报文类型**：
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- 如果选择 ICMP，则调用 `construct_icmp` 构造报文。
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- 如果选择 UDP，则调用 `construct_udp`，源端口固定为 12345。
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```python
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start_time = time.time()
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sock.sendto(packet, (target_ip, target_port))
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end_time = time.time()
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```
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1. **发送报文并测量时间**：
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- 记录发送开始时间 `start_time`。
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- 使用 `sendto` 方法将报文发送到目标地址和端口。
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- 记录发送结束时间 `end_time`。
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```python
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result.set(f"报文发送成功！类型: {packet_type}, 往返时间: {end_time - start_time:.2f} 秒")
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except Exception as e:
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messagebox.showerror("错误", f"报文发送失败: {e}")
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```
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1. **显示结果**：
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- 使用 `result.set` 更新界面上的结果显示。
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- 如果发送成功，显示报文类型和往返时间。
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2. **错误处理**：
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- 捕获异常并通过 `messagebox` 提示错误信息。
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### GUI 界面
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```python
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window = tk.Tk()
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window.title("网络通信软件")
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tk.Label(window, text="目标 IP 地址:").grid(row=0, column=0)
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ip_entry = tk.Entry(window)
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ip_entry.grid(row=0, column=1)
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tk.Label(window, text="目标端口号:").grid(row=1, column=0)
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port_entry = tk.Entry(window)
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port_entry.grid(row=1, column=1)
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tk.Label(window, text="报文类型:").grid(row=2, column=0)
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var = tk.StringVar(value="ICMP")
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tk.Radiobutton(window, text="ICMP", variable=var, value="ICMP").grid(row=2, column=1)
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tk.Radiobutton(window, text="UDP", variable=var, value="UDP").grid(row=2, column=2)
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result = tk.StringVar()
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tk.Label(window, textvariable=result).grid(row=4, column=0, columnspan=3)
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tk.Button(window, text="发送报文", command=send_packet).grid(row=3, column=1)
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window.mainloop()
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1. **窗口初始化**：
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- 创建 `window` 窗口对象。
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- 设置窗口标题为“网络通信软件”。
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2. **界面布局**：
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- 使用 `grid` 方法设置控件布局，分别添加：
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- 文本标签：提示用户输入目标 IP 和端口号。
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- 输入框：用于输入目标 IP 和端口号。
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- 单选框：选择报文类型（ICMP 或 UDP）。
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- 按钮：点击后调用 `send_packet` 函数发送报文。
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- 结果标签：显示发送结果或错误信息。
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3. **事件循环**：
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- `window.mainloop()` 启动 GUI 主循环，等待用户交互。
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### 总结
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这段代码实现了一个功能完备的网络通信工具，具备以下特点：
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- **GUI 界面**：直观的输入与反馈。
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- **多协议支持**：可发送 ICMP 和 UDP 报文。
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- **输入验证**：保证用户输入的有效性。
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- **异常处理**：确保程序运行稳定。 |