网络通信程序设计实验二路由跟踪.docx
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网络通信程序设计实验二路由跟踪
实验报告
课程名称网络通信程序设计
实验仪器计算机
实验名称路由跟踪
系别__计算机学院_
专业___
班级/学号__
学生
实验日期2021年4月6日
成绩___________________
指导教师焦健
实验二路由跟踪实验
一、实验目的
学习分析程序功能构造。
熟悉ICMP协议的工作原理和路由跟踪的原理。
掌握VC6.0下程序调试、运行的根本方法。
二、实验原理
路由跟踪的实现就是巧妙地利用了ICMP报文的TTL超时报文。
其实现过程如下：
源主机先向目的主机发送一个回应请求报文〔类型8〕，TTL值设为1，第一个路由器收到后将TTL减1，这样TTL变为0，分组被废除。
同时路由器向源主机发送一个TTL超时报文〔类型为11〕，报文的IP中的源IP地址就是第一个路由器的地址，源主机就可以通过对该报文进展分析，得到第一个路由器的地址。
接着发送TTL等于2的报文得到第二个路由器地址，再发TTL等于3的报文。
如此下去直到收到目的主机的回应应答报文〔类型为0〕或目的不可达报文〔类型为3〕，或者到了最大跳数（要检测路由器个数的最大值）。
可以看到，对TTL的设置是实现跟踪的关键，使用函数setsockopt（m_Sock,IPPROTO_IP,IP_TTL,（LPSTR）&TTL,sizeof（int））可以对其进展设置，m_Sock是所创立的套接字，IP_TTL说明是进展TTL设置，TTL即是要设置的TTL值，为一个整形数值。
其实现流程如图1所示：
图1路由跟踪流程图
三、实验容
1、按照附录容给RouteTrace程序添加代码，增加注释，调试程序通过。
源代码：
RouteTrace.cpp
//RouteTrace.cpp:
Definestheclassbehaviorsfortheapplication.
#include"stdafx.h"
#include"RouteTrace.h"
#include"RouteTraceDlg.h"
#ifdef_DEBUG
#definenewDEBUG_NEW
#undefTHIS_FILE
staticcharTHIS_FILE[]=__FILE__;
#endif
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//CRouteTraceApp
BEGIN_MESSAGE_MAP（CRouteTraceApp,CWinApp）
//{{AFX_MSG_MAP（CRouteTraceApp）
//NOTE-theClassWizardwilladdandremovemappingmacroshere.
//DONOTEDITwhatyouseeintheseblocksofgeneratedcode!
//}}AFX_MSG
ON_MAND（ID_HELP,CWinApp:
:
OnHelp）
END_MESSAGE_MAP（）
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//CRouteTraceAppconstruction
CRouteTraceApp:
:
CRouteTraceApp（）
{
//TODO:
addconstructioncodehere,
//PlaceallsignificantinitializationinInitInstance
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//TheoneandonlyCRouteTraceAppobject
CRouteTraceApptheApp;
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//CRouteTraceAppinitialization
BOOLCRouteTraceApp:
:
InitInstance（）
{
AfxEnableControlContainer（）;
//Standardinitialization
//Ifyouarenotusingthesefeaturesandwishtoreducethesize
//ofyourfinalexecutable,youshouldremovefromthefollowing
//thespecificinitializationroutinesyoudonotneed.
#ifdef_AFXDLL
Enable3dControls（）;//CallthiswhenusingMFCinasharedDLL
#else
Enable3dControlsStatic（）;//CallthiswhenlinkingtoMFCstatically
#endif
CRouteTraceDlgdlg;
m_pMainWnd=&dlg;
intnResponse=dlg.DoModal（）;
if（nResponse==IDOK）
{//TODO:
Placecodeheretohandlewhenthedialogis
//dismissedwithOK
}
elseif（nResponse==IDCANCEL）
{
//TODO:
Placecodeheretohandlewhenthedialogis
//dismissedwithCancel
}
//Sincethedialoghasbeenclosed,returnFALSEsothatweexitthe
//application,ratherthanstarttheapplication'smessagepump.
returnFALSE;
}
源代码：
ICMP.cpp
//ICMP.cpp:
implementationoftheCICMPclass.
#include"stdafx.h"
#include"RouteTrace.h"
#include"ICMP.h"
#include"ws2tcpip.h"
#ifdef_DEBUG
#undefTHIS_FILE
staticcharTHIS_FILE[]=__FILE__;
#definenewDEBUG_NEW
#endif
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
//Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
CICMP:
:
CICMP（）
{winsock=0;
m_pIp=NULL;
m_pIcmp=NULL;
m_pIp=（IP_HEAD*）newBYTE[MAX_PACKET];
m_pIcmp=（ICMP_HEAD*）newBYTE[MAX_PACKET];
}
CICMP:
:
~CICMP（）
{delete[]m_pIp;
delete[]m_pIcmp;
}
BOOLCICMP:
:
Initialize（）
{WSADATAwsadata;
if（WSAStartup（MAKEWORD（2,1）,&wsadata））
{AfxMessageBox（"WSAStartup初始化失败!
"）;
returnFALSE;
}
winsock=WSASocket（AF_INET,//建立socket
SOCK_RAW,
IPPROTO_ICMP,
NULL,0,0）;
if（!
winsock）{
AfxMessageBox（"Socket创立失败!
"）;
returnFALSE;}
inttimeout=5000;
setsockopt（winsock,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,（char*）&timeout,// 设置接收超时
sizeof（timeout））;
timeout=5000;
setsockopt（winsock,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,（char*）&timeout,//设置发送超时
sizeof（timeout））;
returnTRUE;
}
voidCICMP:
:
Uninitialize（）//释放Socket
{
if（winsock）
closesocket（winsock）;
WSACleanup（）;
}
USHORTCICMP:
:
CheckSum（USHORT*buffer,intsize）//计算校验和
{
unsignedlongcksum=0;
while（size>1）{
cksum+=*buffer++;
size-=sizeof（USHORT）;
}
if（size）{
cksum+=*（UCHAR*）buffer;
}
cksum=（cksum>>16）+（cksum&0xffff）;
cksum+=（cksum>>16）;
return（USHORT）（~cksum）;
}
BOOLCICMP:
:
SendICMPPack（char*pAddr）
{sockaddr_insockAddr;
memset（（void*）&sockAddr,0,sizeof（sockAddr））;
sockAddr.sin_family=AF_INET;
sockAddr.sin_port=0;
sockAddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr（pAddr）;
returnSendICMPPack（&sockAddr）;
}
//----------------设置TTL--------------------
intCICMP:
:
SetTTL（intTTL）
{intnRet=setsockopt（winsock,IPPROTO_IP,IP_TTL,（LPSTR）&TTL,sizeof（int））;
if（nRet==SOCKET_ERROR）
{CStringttlerr;
ttlerr.Format（"设置TTL错误!
"）;
AfxMessageBox（ttlerr）;
return0;
}
return1;
}
//--------------------发送---------------------------
BOOLCICMP:
:
SendICMPPack（sockaddr_in*pAddr）
{//填充ICMP数据各项
intstate;
char*p_data;
m_pIcmp->type=ICMP_ECHO;
m_pIcmp->code=0;
m_pIcmp->ID=（USHORT）GetCurrentProcessId（）;
m_pIcmp->number=0;
m_pIcmp->time=GetTickCount（）;
m_pIcmp->cksum=0;
//填充数据
p_data=（（char*）m_pIcmp+sizeof（ICMP_HEAD））;
memset（（char*）p_data,'0',DEF_PACKET）;
//检查和
m_pIcmp->cksum=CheckSum（（USHORT*）m_pIcmp,
DEF_PACKET+sizeof（ICMP_HEAD））;
//发送数据
state=sendto（winsock,（char*）m_pIcmp,
DEF_PACKET+sizeof（ICMP_HEAD）,
NULL,（structsockaddr*）pAddr,sizeof（sockaddr））;
if（state==SOCKET_ERROR）{
if（GetLastError（）==WSAETIMEDOUT）
m_strInfo="连接超时!
（发送）";
else
m_strInfo="出现未知发送错误!
";
returnFALSE;
}
if（statem_strInfo="发送数据错误!
";
returnFALSE;
}
memcpy（（void*）&m_sockAddr,（void*）pAddr,
sizeof（sockaddr_in））;
returnTRUE;
}
//----------------------接收数据----------------------------
BOOLCICMP:
:
RecvICMPPack（）
{
intstate;
intlen=sizeof（sockaddr_in）;
char*addr;
structhostent*lpHostent=NULL;
intMaxfd=1;//监视的最大的文件描述符值+1
fd_setreadFdSet;//设置文件描述符
structtimevalTimeout;
addr=inet_ntoa（m_sockAddr.sin_addr）;
FD_ZERO（&readFdSet）;
FD_SET（winsock,&readFdSet）;
Maxfd=max（Maxfd,winsock）+1;
Timeout.tv_sec=10;//设置响应时间限制
Timeout.tv_usec=0;
inte=:
:
select（Maxfd,&readFdSet,NULL,NULL,&Timeout）;//获取多路复用套接字的响应结果
if（e<=0）{
routeaddr="****";
routestate=1;
RouteState="超时未知";
returnFALSE;
}
if（!
FD_ISSET（winsock,&readFdSet））
returnFALSE;
state=recvfrom（winsock,（char*）m_pIp,MAX_PACKET,0,（structsockaddr*）&m_sockAddr,&len）;
if（state==SOCKET_ERROR）{
if（WSAGetLastError（）==WSAETIMEDOUT）
{
m_strInfo.Format（"接收超时,路由跟踪失败!
"）;
routestate=0;
RouteState="路由跟踪失败!
";
}
else
m_strInfo="未知接收错误!
";
returnFALSE;
}
//分析数据
intipheadlen;
ipheadlen=m_pIp->HeadLen*4;
if（state<（ipheadlen+MIN_PACKET））{
m_strInfo="目的地址的响应数据不正确";
returnFALSE;
}
ICMP_HEAD*p_icmprev;
p_icmprev=（ICMP_HEAD*）（（char*）m_pIp+ipheadlen）;
switch（p_icmprev->type）
{
caseICMP_ECHOREPLY:
//收到正常回显
{
m_strInfo.Format（"接收到%s%d字节响应数据,响应时间:
%dms.",
inet_ntoa（m_sockAddr.sin_addr）,len,GetTickCount（）-p_icmprev->time）;
routeaddr=addr;
routestate=0;
RouteState="到达目的主机！
";
returnTRUE;
break;
}
caseICMP_TTLOUT:
//TTL超时
{
routeaddr=inet_ntoa（m_sockAddr.sin_addr）;
routestate=1;
RouteState="测试到路由器！
";
returnTRUE;
break;
}
caseICMP_DESUNREACH:
//目的不可达
{m_strInfo="目的不可达！
";
routestate=0;
RouteState="目的不可达";
returnTRUE;
break;
}
default:
{routestate=0;
routeaddr="***";
m_strInfo="未知错误！
";
RouteState="不明状态！
";
}
}
returnTRUE;
}
2、命令行窗口下运行：
tracertc:
\iknow\docshare\data\cur_work\.sohu.163.命令，记录运行结果和IP地址。
3、用RouteTrace程序执行到2中IP的路由跟踪，记录结果。
4、由于该程序在编制过程中没有考虑路由器不返回应答报文这一情况，因此程序在未收到报文的情况下执行处理流程存在显示错误，请找出问题所在的代码将其更正，正确显示为如下的结果：
四、实验要求及考前须知
代码主要容已经添加了注释，重点理解ICMP.cpp中接收数据局部的代码。
充分利用网络搜索，查找相关资料。
五、实验总结
此次实验主要是学习分析程序功能构造，在VisualC++6.0中调试通过，从而熟悉ICMP协议的工作原理和路由跟踪的原理。
同时还可以根据实际需要修改程序中的参数，通过这次学习对路由跟踪有了更深刻的认识。
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