网络实验指导---ICMP协议的分析与实现

1、实验:icmp协议的分析与实现实验目的分析icmp报文，理解icmp协议在internet网屮的具体应用及其实现原理，深入了解tcp/ip网 络的容错控制；学会运用网络套接字winsock开发网络通信程序。实验内容使用visual studio 3+ 6.0和网络接口套接字socket进行windows环境下的网络编程，运用原始 嵌套字raw_socket从ip层开始构造整个icmp报文，通过icmp协议所提供的回送请求(echo request)和回送应答(echo reply)这两种报文实现检测目的站的可达性与状态。1. ip报头、icmp报文的基本描述1p协议并不能保证绝对的可靠，所以就

2、设计了 1cmp协议，进行差错报告.icmp消息使用ip头作为基本控制.ip头的格式如f：101234567890123456789012345678901idontification|flags|fragment offsettime to live | protocol |header checksum+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+source addressdost ination addressversion二4i hl internet 头长type of service = 0tot

3、al length ip包的总长度tdentification, flags, fragment offset 用于 tp 包分段time to live ip包的存活时长protocol icmp = 1header checksum头校验和(检查整个ip报头)addresses发送echo消息的源地址是发送echo reply消息的目的地址，相反，发送echo 消息的目的地址是发送echo reply消息的源地址.echo或echo reply消息格式如下:012301234567890123456789012345678901codechecksumtypeidentifierseque

4、nce numberdata2数据结构(1) ip报头格式 定义ip首部typedef structphdr unsigned char h_lenver; unsigned char tos; unsigned short total_len; unsigned short ident; unsigned short frag_and_flags; unsigned char ttl; unsigned char proto; unsigned short checksum; unsigned int sourcelp; unsigned int destip;ip_header;(2) i

5、cmp报头格式typeecho消息的类型为8echo reply的消息类型为0.code二0checksum为从type开始到tp包结束的校验和，也就是校验整个icmp报文identifier如果 code 二 0, identifier 用来匹配 echo 和 echo reply 消息sequence number如果 code = 0, identifier 用来匹配 echo 和 echo reply 消息 功能描述：收到echo消息必须回应echo reply消息.identifier和sequence number可能被发送echo的主机用来匹配返回的echo reply消息例如：

6、identifier 能用于类似于tcp或udp的port用 来标示一个会话，而sequence number会在每次发送echo请求示递增.收到echo的主机或路由器 返回同一个值与之匹配/4位ip版木号+4位首部长度/8位服务类型tos16位ip包总长度（字节）/i 6位标识，用于辅助ip包的拆装，木实验不用，置零3位标志位+13位偏移位，也是用于ip包的拆装，木实验不用，置零8位ip包生存吋间ttl8位协议（tcp,udp或其他），本实验置icmp,置为116位ip首部校验和，最初置零，等所有包头都填写正确后，计算并替换./32位源ip地址/32位目的ip地址定义icmp首部typede

7、f struct _icmphdr unsigned char i_type;/8位类型，木实验用& echo 0:echo replyunsigned char i_code;/8位代码，本实验置零unsigned short i_cksum;/16位校验和，从type开始，直到最后一位用户数据,如果为字节数 为奇数则补充一位unsigned short;识别号（一燉用进程号作为识别号）,用于匹配echo和echoreply 包unsigned short i_seq ;报文序列号，用于标记echo报文顺序unsigned int timestamp;/时间戳icmp_header;

8、3总体设计icmp协议中的发送、接收icmp回送请求报文，回送应答报文流程图。填充icmp数据报发送数据报接受数据报去掉ip报头，获収1cmp信息输出数据报屮的ip地址结束4. vc中网络套接字winsock编程基础在vc中进行winsock的api编程开发的吋候，需耍在项目屮使用下面三个文件，否则会出现编译 错误。1. w1nsock.11:这是winsock api的头文件,需要包含在项目中。2. ws0ck32.l1b: winsock api连接库文件。在使用中，一定要把它作为项目的非缺省的连接库 包含到项目文件中去。3. winsock. dll: winsock的动态连接库,位于w

9、indows的安装目录下。儿个基本的套接字：1、创建套接字 socket ()功能：使用前创建一个新的套接字格式：socket pascal far socket (int af, int type, int procotol);参数：af:通信发牛的区域type:耍建立的套接字类型procotol:使用的特定协议2、指定本地地址bind()功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起來。格式：int pascal far bind (socket s, const struct sockaddr far * name, int namelen);参数：s:是由socket ()调用返回的并且未

10、作连接的套接字描述符(套接字号)。其它：没有错误，bind()返冋0,否则socket.error地址结构说明：struct sockaddr_inshort sin_family;/af_inetu short sin port; /16位端口号，网络字节顺序struct in addr sin addr ; /32位ip地址,网络字节顺序char sin_zero 8 ;/保留3 建立套接字连接connect ()和accept ()功能：共同完成连接工作格式：int pascal far connect (socket s, const struct sockaddr far * nam

11、e, int namelen);socket pascal far accept(socket s,struct sockaddr far * name,int far* addrlen);参数：同上4、监听连接listeno功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。格式：int pascal far 1 isten (socket s, int backlog);5、数据传输send()与recv ()功能：数据的发送与接收格式：i nt pascal far send (socket s, const char far * buf, i nt 1 en, i nt fl ags); i

12、 nt pascal far recv (socket s, const char far * buf, i nt 1 en, i nt flags);参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。6、多路复用select ()功能：用來检测一个或多个套接字状态。格式： wri tefds,i nt pascal far select (int nfds,fdset far * readfds,fdset far * fd_set far * exceptfds,const struct timeval far * timeout);参数:readfds :指向要做读检测的指针writefds

13、 :指向要做写检测的指针 exceptfds :指向要检测是否出错的指针 timeout:最大等待时间7、关闭套接字closesocket ()功能：关闭套接字s格式：bool pascal far closesocket (socket s);5部分程序代码/初始化socketwsadata wsadata;ierrorcode = wsastartup(makeword(2, 2), &wsadata);checksockerror (i errorcode, z，wsastartup");sockraw = socket (af_tnet , sock_raw , tp

14、proto_icmp); 原始套接字checksockerror(sockraw, "socket");/设置超时时间timeout = time;ierrorcode =setsockopt(sockraw, sol_socket, so_rcvt1meo, (char*)&timeout, sizeof (timeout) ;/设置接受延 时checksockerror(ierrorcode, “so rcvtimeo"); timeout = time;i errorcode =setsockopt(sockraw, sol_socket, so_s

15、ndt1meo, (char*)&timeout, sizeof (timeout) ;/设置发送延 吋checksockerror(ierrorcode, "so_sndtimeo");/获得目标主机ipmemset (&dest, 0, si zeof (dest) ;/初始化 dest 结构dest. sin_family = af_inet;/填充 sockaddr_in 结构内容if(dest. sin_addr. s_addr = inet_addr(lpdest) = inaddr_n0ne)if(hp = gethostbyname(lpde

16、st) != null) /目的主机名字不为空 memcpy(&(dest. sin addr), hp->h_addr_list0, hp->h_length); dest. sin_fandly = hp->h_addrtype;printf("dest. sin_addr = %sn", inet_ntoa(dest. sin_addr);elsechecksockerror (s0cket_err0r, ''gethostbyname () ”)；创建icmp数据包datasize += sizeof (icmp_heade

17、r) ;/包长icmp_data = (char *)malloc (1024); 创建 icmp 数据报内存空间 recvbuf = (char *)malloc(1024);接收 icmp 包缓冲区if(!icmp data) | (!recvbuf)checksockerror (s0cket_err0r, "malloc ()0 ;memset (icmp data, 0, max packet) ;/初始化 icmp datafillicmpdata(icmp data, datasize) ;/填充 icmp 包printf("pinging %s with %

18、d bytes of data(timeout = %d ms):nn", inet_ntoa(dost. sin_addr), datasize, timeout );发送与接收icmp数据包wh i1e (1)memset (recvbuf, 0, max jacket);初始化接受缓冲区static int ncount二0;/设置发送icmp包的次数，一般为4if(ncount+ 二二4) break;(icmp_header*) icmp_data)->i_cksum = 0;/初设校验和为 0(icmp header*) icmp data)->timesta

19、mp = gettickcount () ;/获得目前时间(icmp header*) icmp data)->i seq = seq_ n()+;/icmp 数据报的序列号(tcmp header*)iemp data)->i_cksum =checksum(usiiort*) icmp_clata, datasize);/计算校验和ierrorcode = sendto(sockraw, icmp data, datasize, 0, (struct sockaddr*)&dest, sizeof (dest);发送 icmp 数据报if(ierrorcode = s0

20、cket_err0r)/错误检查if(wsagetlaslerror() = wsaet1med01t)printf (z，timed outn");continue;checksockerror(socket_error, "scndto()“);i f(ierrorcode < datasize)printf (/zwrote %d bytesn，z, ierrorcode);int from!en = sizeof (from) ;/接受 icmp 包长度ierrorcode = recvfrom(sockraw, recvbuf, max packet, 0,

21、 (struct sockaddr*)&from, &fromlen);/接受 icmp 包if(ierrorcode = s0cket_err0r)if(wsagetlasterror() = wsaetimedout)printf("timed outn)；continue;checksockerror(socket error, "recvfrom()");decodelcmplleader (recvbuf, ierrorcode, &from) ;/分解 icmp 包头sleep(looo) ;/休眠一段时间/sock错误处理程序

22、void checksockerror(int ierrorcode, char perrormsg) i f(ierrorcode=socket error)printf(“s error:%dperrormsg, getlasterror(); closesocket(sockraw);exi tprocess (0);填充数据void fillicmpdata(char *icmp_data, int datasizc)tcmpjieader *icmp_hdr = null;char *datapart 二 null;icmp_hdr = (icmp_header*)i cmp_dat

23、a; icmp_hdr->i_type = tcmp echo;/发送 ping/ request an tcmp echoicmp_hdr->i_code = 0;/代码字段为 0icmp_hdr->i_id 二(ushort)getcurrentprocessid ();/获得当前进程号icmp_hdr->i_cksum = 0;ic叩_hdr->i_seq = 0;/初始化序列号datapart = icmp data + sizeof (icmp header) ;/加上 icmp 包头/ place some junk in the buffer/mem

24、set (datapart, ' e' , datasize - sizeof (icmp header) ;/填充 datapart计算检验和ushort checksum(ushort buffer, int size)unsigned long cksum二0;while (size > 1)cksum += *buffer+;size -= sizeof(ushort);if (size)cksum += *(uchar*)buffer;cksum = (cksum >> 16) + (cksum & oxffff);cksum + 二(cks

25、um »16); return (ushort) ccksum);/icmp解包程序void decodelcmpheader(char *buf, int bytes, struct sockaddr in *from)ip_header *iphdr = null;1cmpjieader *icmphdr = null;unsigned short iphdrlen;dword tick;iphdr = (ip header *)buf;/ number of 32-bit words * 4 二 bytesiphdrlen= sizeof (unsigned long) * (

26、iphdr->h_ 1 enver & oxf) ;/计算 ip 包头长度tick = gettickcount();if (bytes < iphdr ion + icmp_min) /数据报太短,丢弃printf("too few bytes from %snzz, inet_ntoa(from->sin_addr);icmphdr = (icmp_header*)(buf + iphdrlen);if (icmphdr->i_type != icmp_echoreply) /不是回送响应(ping应答)，丢弃printf("nonecho