透析ICMP协议(五):
应用篇路由追踪
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这篇文章出自bugfree/CSDN
平台: VC6 Windows XP
这篇文章本应该在三天之前写完, 但是由于众所周知的原因, 我在北大bbs上转了三天, 所以这么迟才发出. 由于的懒惰导致对大家的不便, 我表示深深的道歉.
原理简介:
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通过前四节的介绍, 可能大家对ICMP的应用有了初步的了解. 不过开始本节之前我对ICMP协议再从宏观上做些介绍. 大家都知道ICMP是为于ISO的第三层---网络层。 既是它同IP协议为于同一层， 然而大家可能也只到，ICMP协议要用到IP协议， 所以有一些书上说ICMP位ISO的第四层， 那是错误的。 同样这样那些书上这样画的的例子也是错误的， 我就发现某外资通讯公司的资料上有这样两种错误的画法
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| ICMP | TCP(SCTP) |
--------------------------
| IP |
--------------------------
---------------------------
|... | TCP(SCTP) |
---------------------------
| ICMP | IP |
----------------------------
其实如上的画法是错误的， 正确地画法应为：
---------------------
|... | TCP(SCTP) |
---------------------
| ICMP | |
---------- |
| IP |
---------------------
接下来，让我们来说明怎样实现追踪路由的功能， 大家通过我的第一节的阅读可能已经了解了超时报文的具体内容（参见透析ICMP协议(一): 协议原理）, 它在如果网关在处理数据报时发现生存周期域（ttl）为零，此数据报必须抛弃。网关同时必须通过超时信息通知源主机。这是它的报文的具体结构：
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type(11) | Code(0/1) | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| unused |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
通过利用setsockopt()函数设置ICMP包的IP包头中的ttl字段便可以达到这种效果。 具体过程如下， 假设你的IP到达目标地址需要过n个路由器(n>1)。 则
1. 初始化第一个ICMP包，并设置IP包头中的TTL为1， 则得到第一个数据路由器发回的超时报文
2. 一般情况下：初始化第i(i<n)个ICMP包，并设置IP包头中的TTL为i， 则得到第一个数据路由器发回的超时报文
剩下的问题为如何确定超时ICMP报文的路由器IP地址得到它的机器名的信息。 这个问题可能很多读者都会求， 用gethostbyaddr()可以得到答案。
经过理论的论证后， 让我们看看如何实现。
具体实现:（具体如何初试化ICMP的数据包上节已有详细的介绍，这里只是补充路由追踪的代码）
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主要代码如下：
unsigned long ipback = 0; //超时报文的IP的初试值
unsigned long ms = 0; //超时值
struct hostent *hHost;
char m_address[256];
//直到找到目标主机， 或达到最大跳数（HOPS）
while (ipback != ipfinal){
hHost = 0;
//对到目标主机中间的某个路由器发放ping的报文(ttl为1～N-1之间)
if (Ping(m_address,ttl,ipback,ms))
{
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_addr.S_un.S_addr = ipback; // 由函数返回的IP地址
// 查找主机名
hHost = gethostbyaddr((char*)&sin.sin_addr, 4, PF_INET);
//这里可以输出hHost的内容
}
ttl++;
if (ttl > MAX_HOPS) //达到最大跳数
{
break;
}
}
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ping函数的代码
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int Ping(const char * host, int ttl, unsigned long& ipback, unsigned long& ms)
{
SOCKET sockRaw;
struct sockaddr_in dest,from;
struct hostent * hp;
int bread,datasize;
int fromlen = sizeof(from);
int timeout = 100;
char *dest_ip;
char *icmp_data;
char *recvbuf;
unsigned int addr=0;
const int MAX_PACKET = 1024;
//初始化Socket
sockRaw = WSASocket (AF_INET,
SOCK_RAW,
IPPROTO_ICMP,
NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);
if (sockRaw == INVALID_SOCKET)
{
// 错误
}
// 设置IP包头的ttl字段
bread = setsockopt(sockRaw, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(int));
if(bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}
// 设置接受超时为100ms
bread = setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));
if(bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}
//禁止用Nagle算法缓存数据
bread = setsockopt(sockRaw, SOL_SOCKET, TCP_NODELAY, (const char*)&killnagle, sizeof(int));
if (bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}
timeout = 1000;
// 设置发送超时为100ms
bread = setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout,
sizeof(timeout));
if(bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}
//下面的代码生成ICMP包
memset(&dest,0,sizeof(dest));
hp = gethostbyname(host);
if (!hp)
{
addr = inet_addr(host);
}
if ((!hp) && (addr == INADDR_NONE) )
{
// 错误
}
if (hp != NULL)
memcpy(&(dest.sin_addr),hp->h_addr,hp->h_length);
else
dest.sin_addr.s_addr = addr;
//初始化dest
if (hp)
dest.sin_family = hp->h_addrtype;
else
dest.sin_family = AF_INET;
dest_ip = inet_ntoa(dest.sin_addr);
// 设置包长度
datasize = DEF_PACKET_SIZE;
// 计算包大小
datasize += sizeof(IcmpHeader);
icmp_data = (char *)new[MAX_PACKET]; //分配内存，可以用new 和 delete
recvbuf = (char *)new[MAX_PACKET];
if (!icmp_data)
{
// 释放内存，退出
}
if (!recvbuf)
{
// 释放内存，退出 }
}
memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);
fill_icmp_data(icmp_data,datasize); // 这个函数用来填充ICMP的数据包
int bwrote;
((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum = 0;
((IcmpHeader*)icmp_data)->timestamp = GetTickCount(); // 存入当前时间值
((IcmpHeader*)icmp_data)->i_seq = seq_no++;
// 计算校验和
((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum = checksum((USHORT*)icmp_data, datasize);
// 为了最后计算ICMP包回来的总时间
unsigned long tc = GetTickCount();
//发送数据包
bwrote = sendto(sockRaw,icmp_data,datasize,0,(struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest));
if (bwrote == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}
if (bwrote < datasize ) //发送字节数对否
{
}
// 接受数据包
bread = recvfrom(sockRaw,recvbuf,MAX_PACKET,0,(struct sockaddr*)&from,
&fromlen);
//计算总时间
ms = GetTickCount() - tc;
if (bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}
// 得到返回的路由器
ipback = from.sin_addr.s_addr;
return 1;
}
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函数fill_icmp_data（）的源代码
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//这个结构下面将用到
typedef struct _ihdr {
BYTE i_type;
BYTE i_code;
USHORT i_cksum;
USHORT i_id;
USHORT i_seq;
ULONG timestamp; /* 这不是ICMP包的一部分， 只是为了计算时间 */
}IcmpHeader;
void fill_icmp_data(char * icmp_data, int datasize){
IcmpHeader *icmp_hdr;
char *datapart;
icmp_hdr = (IcmpHeader*)icmp_data;
icmp_hdr->i_type = ICMP_ECHO;
icmp_hdr->i_code = 0;
icmp_hdr->i_id = (USHORT)GetCurrentProcessId();
icmp_hdr->i_cksum = 0;
icmp_hdr->i_seq = 0;
datapart = icmp_data + sizeof(IcmpHeader); //计算数据域的开始地址
// 初试化数据域
memset(datapart,'E', datasize - sizeof(IcmpHeader));
}
链接:
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我的其它文章,<<透析ICMP协议>>, 和其它文章参见:
http://www.csdn.net/develop/author/netauthor/bugfree/
联系方式:
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[email protected] 
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