Linux网络编程---ICMP协议分析及ping程序实现Word文档下载推荐.docx
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u16id;
u16frag_off;
u8ttl;
u8protocol;
u16check;
u32saddr;
u32daddr;
};
⼆、ICMP协议
（1）ICMP消息类型
ICMP消息分为两⼤类，错误报告消息和查询消息，这⾥仅介绍查询消息，每个查询消息类型均包括⼀对请求和应答消息。
（2）ICMP消息通⽤格式
ICMP消息包括8字节的头部和变长数据两个部分，其中所有消息类型头部的前4个字节均相同，头部其余4个字节随消息的不同⽽不同。
如图所⽰：
ICMP消息头部的头4个字节分别是消息类型tye,消息代码code和校验和checksum,其中checksum字段包括头部和数据两部分，⽽并⾮仅头部，查询消息的数据部分data包含了⽤于查询所需要的额外数据。
（3）ICMP查询请求和应答消息格式
ICMP回应请求（echo-request）和应答消息（echo-reply）⽤于诊断两个系统（主机或路由器）之间是否能够进⾏通信，当其中⼀⽅发送回应请求消息给另⼀⽅时，接收到回应请求消息的主机或者路由器将以应答消息进⾏应答，常⽤的⽹络ping命令就是基于此消息类型的，如下图所⽰其中type字段为8表⽰回应请求，0表⽰应答，code字段暂未是要你管，为0.
（4）ICMP消息格式的C语⾔定义
structicmphdr
u8type;
u8code;
u16checksum;
union
struct
u16id;
u16sequence;
}echo;
u32gateway;
struct
u16unused;
u16mtu;
}frag;
//pmtu发现
}un;
//u32icmp_timestamp[2];
//时间戳
//ICMP数据占位符
u8data[0];
#defineicmp_idun.echo.id
#defineicmp_sequn.echo.sequence
ping程序实现：
#include<
stdio.h>
stdlib.h>
#include<
sys/time.h>
unistd.h>
string.h>
sys/socket.h>
sys/types.h>
netdb.h>
errno.h>
arpa/inet.h>
signal.h>
netinet/in.h>
#ifndef_LITTLE_ENDIAN_BITFIELD#define_LITTLE_ENDIAN_BITFIELD#endif
#defineIP_HSIZEsizeof（structiphdr）//定义IP_HSIZE为ip头部长度#defineIPVERSION4//定义IPVERSION为4，指出⽤ipv4
#defineICMP_ECHOREPLY0//Echo应答
#defineICMP_ECHO 8//Echo请求
#defineBUFSIZE1500 //发送缓存最⼤值
#defineDEFAULT_LEN56//ping消息数据默认⼤⼩
//数据类型别名
typedefunsignedcharu8;
typedefunsignedshortu16;
typedefunsignedintu32;
//ICMP消息头部structicmphdr
u32icmp_timestamp[2];
#defineICMP_HSIZEsizeof（structicmphdr）structiphdr
#ifdefined_LITTLE_ENDIAN_BITFIELDu8hlen:
#elifdefined_BIG_ENFIAN_BITFELDu8ver:
charhello[]="
hellothisisapingtest."
;
char*hostname;
//被ping的主机
intdatalen=DEFAULT_LEN;
//ICMP消息携带的数据长度
charsendbuf[BUFSIZE];
charrecvbuf[BUFSIZE];
intnsent;
//发送的ICMP消息序号
intnrecv;
pid_tpid;
//ping程序的进程pid
structtimevalrecvtime;
//收到ICMP应答的时间戳intsockfd;
//发送和接收原始套接字
structsockaddr_indest;
//被ping主机的ip
structsockaddr_infrom;
//发送ping应答消息的主机ip
structsigactionact_alarm;
structsigactionact_int;
//设置的时间是⼀个结构体，倒计时设置，重复倒时，超时值设为1秒structitimervalval_alarm;
//函数原型
voidalarm_handler（int）;
//SIGALRM处理程序voidint_handler（int）;
//SIGINT处理程序
voidset_sighandler（）;
//设置信号处理程序voidsend_ping（）;
//发送ping消息
voidrecv_reply（）;
//接收ping应答
u16checksum（u8*buf,intlen）;
//计算校验和inthandle_pkt（）;
//ICMP应答消息处理
voidget_statistics（int,int）;
//统计ping命令的检测结果voidbail（constchar*）;
//错误报告
intmain（intargc,char**argv）//argc表⽰隐形程序命令⾏中参数的数⽬，argv是⼀个指向字符串数组指针，其中每⼀个字符对应⼀个参数
val_alarm.it_interval.tv_sec=1;
val_alarm.it_interval.tv_usec=0;
val_alarm.it_value.tv_sec=0;
val_alarm.it_value.tv_usec=1;
structhostent*host;
//该结构体属于include<
inton=1;
if（（host=gethostbyname（argv[1]））==NULL）
{//gethostbyname（）返回对应于给定主机名的包含主机名字和地址信息的结构指针,perror（"
cannotunderstandthehostname"
）;
//理解不了输⼊的地址
exit
（1）;
}
hostname=argv[1];
//取出地址名
memset（&
dest,0,sizeofdest）;
//将dest中前sizeof（dest）个字节替换为0并返回s,此处为初始化,给最⼤内存清零dest.sin_family=PF_INET;
//PF_INET为IPV4，internet协议，在<
中，地址族dest.sin_port=ntohs（0）;
//端⼝号,ntohs（）返回⼀个以主机字节顺序表达的数。
dest.sin_addr=*（structin_addr*）host->
h_addr_list[0];
//host->
h_addr_list[0]是地址的指针.返回IP地址，初始化
if（（sockfd=socket（PF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP））<
0）
{//PF_INEI套接字协议族，SOCK_RAW套接字类型，IPPROTO_ICMP使⽤协议，调⽤socket函数来创建⼀个能够进⾏⽹络通信的套接字。
这⾥判断是否perror（"
rawsocketcreatederror"
setuid（getuid（））;
//getuid（）函数返回⼀个调⽤程序的真实⽤户ID,setuid（）是让普通⽤户可以以root⽤户的⾓⾊运⾏只有root帐号才能运⾏的程序或命令。
pid=getpid（）;
//getpid函数⽤来取得⽬前进程的进程识别码
printf（"
PID:
%d\n"
pid）;
set_sighandler（）;
//对信号处理
Ping%s（%s）:
%dbytesdatainICMPpackets.\n"
argv[1],inet_ntoa（dest.sin_addr）,datalen）;
if（（setitimer（ITIMER_REAL,&
val_alarm,NULL））==-1）//定时函数bail（"
setitimerfails."
recv_reply（）;
return0;
//发送ping消息voidsend_ping（）
structiphdr*ip_hdr;
//iphdr为IP头部结构体
structicmphdr*icmp_hdr;
//icmphdr为ICMP头部结构体
intlen;
intlen1;
icmp_hdr=（structicmphdr*）（sendbuf）;
//字符串指针icmp_hdr->
type=ICMP_ECHO;
//初始化ICMP消息类型typeicmp_hdr->
code=0;
//初始化消息代码code
icmp_hdr->
icmp_id=pid;
//把进程标识码初始给icmp_id
icmp_seq=nsent++;
//发送的ICMP消息序号赋值给icmp序号gettimeofday（（structtimeval*）icmp_hdr->
icmp_timestamp,NULL）;
//获取当前时间
memcpy（icmp_hdr->
data,hello,strlen（hello））;
len=ICMP_HSIZE+strlen（hello）;
icmp_hdr->
checksum=0;
//初始化
checksum=checksum（（u8*）icmp_hdr,len）;
//计算校验和
//printf（"
Thesendpackchecksumis:
0x%x\n"
icmp_hdr->
checksum）;
sendto（sockfd,sendbuf,len,0,（structsockaddr*）&
dest,sizeof（dest））;
//经socket传送数据
//接收程序发出的ping命令的应答voidrecv_reply（）
intn;
socklen_tlen;
interrno;
n=nrecv=0;
len=sizeof（from）;
//发送ping应答消息的主机IP
while（nrecv<
4）
if（（n=recvfrom（sockfd,recvbuf,sizeofrecvbuf,0,（structsockaddr*）&
from,&
len））<
{//经socket接收数据,如果正确接收返回接收到的字节数，失败返回0.if（errno==EINTR）//EINTR表⽰信号中断
continue;
bail（"
recvfromerror"
gettimeofday（&
recvtime,NULL）;
//记录收到应答的时间if（handle_pkt（））//接收到错误的ICMP应答信息
nrecv++;
get_statistics（nsent,nrecv）;
//统计ping命令的检测结果
//计算校验和
u16checksum（u8*buf,intlen）
u32sum=0;
u16*cbuf;
cbuf=（u16*）buf;
while（len>
1）
sum+=*cbuf++;
len-=2;
if（len）
sum+=*（u8*）cbuf;
sum=（sum>
>
16）+（sum&
0xffff）;
sum+=（sum>
16）;
return~sum;
//ICMP应答消息处理inthandle_pkt（）
structiphdr*ip;
structicmphdr*icmp;
intip_hlen;
u16ip_datalen;
//ip数据长度doublertt;
//往返时间
structtimeval*sendtime;
ip=（structiphdr*）recvbuf;
ip_hlen=ip->
hlen<
<
2;
ip_datalen=ntohs（ip->
tot_len）-ip_hlen;
icmp=（structicmphdr*）（recvbuf+ip_hlen）;
u16sum=（u16）checksum（（u8*）icmp,ip_datalen）;
Therecvpackchecksumis:
sum）;
if（sum）//计算校验和
return-1;
if（icmp->
icmp_id!
=pid）return-1;
type!
=ICMP_ECHOREPLY）return-1;
sendtime=（structtimeval*）icmp->
icmp_timestamp;
//发送时间
rtt=（（&
recvtime）->
tv_sec-sendtime->
tv_sec）*1000+（（&
tv_usec-sendtime->
tv_usec）/1000.0;
//往返时间
//打印结果
%dbytesfrom%s:
icmp_seq=%uttl=%drtt=%.3fms\n"
ip_datalen,//IP数据长度
inet_ntoa（from.sin_addr）,//⽬的ip地址
icmp->
icmp_seq,//icmp报⽂序列号ip->
ttl,//⽣存时间
rtt）;
//往返时间
//设置信号处理程序voidset_sighandler（）
act_alarm.sa_handler=alarm_handler;
if（sigaction（SIGALRM,&
act_alarm,NULL）==-1）//sigaction（）会依参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。
参数signum指所要捕获信号或忽bail（"
SIGALRMhandlersettingfails."
act_int.sa_handler=int_handler;
if（sigaction（SIGINT,&
act_int,NULL）==-1）
bail（"
//统计ping命令的检测结果
voidget_statistics（intnsent,intnrecv）
---%spingstatistics---\n"
inet_ntoa（dest.sin_addr））;
//将⽹络地址转换成“.”点隔的字符串格式。
%dpacketstransmitted,%dreceived,%0.0f%%"
"
packetloss\n"
nsent,nrecv,1.0*（nsent-nrecv）/nsent*100）;
voidbail（constchar*on_what）
fputs（strerror（errno）,stderr）;
//:
向指定的⽂件写⼊⼀个字符串（不写⼊字符串结束标记符‘\0’）。
成功写⼊⼀个字符串后，⽂件的位置指针会⾃动后移，函
fputs（"
:
stderr）;
fputs（on_what,stderr）;
fputc（'
\n'
//送⼀个字符到⼀个流中
//SIGINT（中断信号）处理程序voidint_handler（intsig）
//统计ping命令的检测结果close（sockfd）;
//关闭⽹络套接字
//SIGALRM（终⽌进程）处理程序voidalarm_handler（intsigno）
send_ping（）;
//发送ping消息
程序结果（注意这⾥的PID）：
下⾯我们在对我们写的ping程序进⾏抓包分析
这是通过抓包抓到的我们发的ICMP请求包，当然还有ICMP应答报，可以先看看后⾯的id,和seq,后⾯我们会再次提到，⾸先我们对其中⼀个包展开分析：
这⾥显⽰的是IP报⽂字段，可以看到我们前⾯所展⽰的IP报头⾥⾯所包含的东西，⽐较简单，就不⼀⼀分析了。
然后我们在来看看我我们ICMP报⽂：
可以看到，搜下是类型type=8，说明是个ICMP请求，code=0，然后是校验和，接下来是标识符，这⾥怎么有两个呢，其实⼀个是⼤端表
⽰，⼀个是⼩端表⽰的结果，这⾥的标识符是我们的进程ID,可以看我前⾯ping的时候输出了进程ID,然后是序列号，可以对照⼏个包分析，开始序列号（⼤端和⼩端表⽰）是为0，然后⼀次递增，这是我们在程序⾥⾯所设定的。
接下来是时间戳，开始的时候icmp结构⾥⾯我没有放时间戳，这样系统会放在数据位置，我来我单独放了⼀个时间戳结构这样把它和data分开，关于时间戳⼤⼩我也是抓包分析得出来的，是8个字节。
接下来便是我们的数据部分，为了很好的区分数据区域和前⾯的头，特别把数据部分拿出来分析：
可以看到数据部分恰好是从我们⾃⼰定义的数据地⽅开始的，数据前⾯就是时间戳，开始调试的时候，数据总是被覆盖，后来才找出了⾥⾯的时间戳占了8个字节。
所以调整后刚好合适。
当然不同的类型和代码会导致后⾯的结构有些不⼀样，这需要调整。
上⾯的代码中ICMP和IP都是我们⾃⼰定义的。
系统中也有提供相应的结构，我们直接调⽤就可以了，不过必须先查看⾥⾯结构是如何定义的。
在我这⾥，ICMP中的数据是单独定义在外⾯的，不是⼀起放在⾥⾯的，所以，数据部分需要⾃⼰声明⼀个结构，具体名称
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