网络实验指导ICMP协议的分析与实现.docx
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网络实验指导ICMP协议的分析与实现
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网中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VisualStudioC++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（echorequest）和回送应答（echoreply）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
IP协议并不能保证绝对的可靠,所以就设计了ICMP协议,进行差错报告.
ICMP消息使用IP头作为基本控制.
IP头的格式如下：
0123
01234567890123456789012345678901
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Version|IHL|TypeofService|TotalLength|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Identification|Flags|FragmentOffset|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|TimetoLive|Protocol|HeaderChecksum|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|SourceAddress|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|DestinationAddress|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Version=4
IHLInternet头长
TypeofService=0
TotalLengthIP包的总长度
Identification,Flags,FragmentOffset用于IP包分段
TimetoLiveIP包的存活时长
ProtocolICMP=1
HeaderChecksum头校验和（检查整个IP报头）
Addresses发送Echo消息的源地址是发送Echoreply消息的目的地址,相反,发送Echo
消息的目的地址是发送Echoreply消息的源地址.
Echo或EchoReply消息格式如下:
0123
01234567890123456789012345678901
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Type|Code|Checksum|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Identifier|SequenceNumber|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Data|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Type
echo消息的类型为8
echoreply的消息类型为0.
Code=0
Checksum
为从TYPE开始到IP包结束的校验和，也就是校验整个ICMP报文
Identifier
如果code=0,identifier用来匹配echo和echoreply消息
SequenceNumber
如果code=0,identifier用来匹配echo和echoreply消息
功能描述:
收到echo消息必须回应echoreply消息.identifier和sequencenumber可能被发送echo的主机用来匹配返回的echoreply消息.例如:
identifier可能用于类似于TCP或UDP的port用来标示一个会话,而sequencenumber会在每次发送echo请求后递增.收到echo的主机或路由器返回同一个值与之匹配
2数据结构
（1）IP报头格式
//定义IP首部
typedefstruct_iphdr{
unsignedcharh_lenver;//4位IP版本号+4位首部长度
unsignedchartos;//8位服务类型TOS
unsignedshorttotal_len;//16位IP包总长度（字节）
unsignedshortident;//16位标识,用于辅助IP包的拆装,本实验不用,置零
unsignedshortfrag_and_flags;//3位标志位+13位偏移位,也是用于IP包的拆装,本实验不用,置零
unsignedcharttl;//8位IP包生存时间TTL
unsignedcharproto;//8位协议（TCP,UDP或其他）,本实验置ICMP,置为1
unsignedshortchecksum;//16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.
unsignedintsourceIP;//32位源IP地址
unsignedintdestIP;//32位目的IP地址
}IP_HEADER;
（2）ICMP报头格式
//定义ICMP首部
typedefstruct_icmphdr{
unsignedchari_type;//8位类型,本实验用8:
ECHO0:
ECHOREPLY
unsignedchari_code;//8位代码,本实验置零
unsignedshorti_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
unsignedshorti_id;//识别号（一般用进程号作为识别号）,用于匹配ECHO和ECHOREPLY包
unsignedshorti_seq;//报文序列号,用于标记ECHO报文顺序
unsignedinttimestamp;//时间戳
}ICMP_HEADER;
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。
4．VC中网络套接字Winsock编程基础
在VC中进行WINSOCK的API编程开发的时候，需要在项目中使用下面三个文件，否则会出现编译错误。
1．WINSOCK.H:
这是WINSOCKAPI的头文件，需要包含在项目中。
2．WSOCK32.LIB:
WINSOCKAPI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WINDOWS的安装目录下。
几个基本的套接字：
1、创建套接字——socket（）
功能：
使用前创建一个新的套接字
格式：
SOCKETPASCALFARsocket（intaf,inttype,intprocotol）;
参数：
af:
通信发生的区域
type:
要建立的套接字类型
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来。
格式：
intPASCALFARbind（SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen）;
参数：
s:
是由socket（）调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
其它：
没有错误，bind（）返回0，否则SOCKET_ERROR
地址结构说明：
structsockaddr_in
{
shortsin_family;//AF_INET
u_shortsin_port;//16位端口号，网络字节顺序
structin_addrsin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
charsin_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：
intPASCALFARconnect（SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen）;
SOCKETPASCALFARaccept（SOCKETs,structsockaddrFAR*name,intFAR*addrlen）;
参数：
同上
4、监听连接——listen（）
功能：
用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。
格式：
intPASCALFARlisten（SOCKETs,intbacklog）;
5、数据传输——send（）与recv（）
功能：
数据的发送与接收
格式：
intPASCALFARsend（SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags）;
intPASCALFARrecv（SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags）;
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：
用来检测一个或多个套接字状态。
格式：
intPASCALFARselect（intnfds,fd_setFAR*readfds,fd_setFAR*writefds,
fd_setFAR*exceptfds,conststructtimevalFAR*timeout）;
参数：
readfds:
指向要做读检测的指针
writefds:
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：
BOOLPASCALFARclosesocket（SOCKETs）;
5部分程序代码
//初始化SOCKET
WSADATAwsaData;
iErrorCode=WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData）;
CheckSockError（iErrorCode,"WSAStartup"）;
sockRaw=socket（AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP）;//原始套接字
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