ICMP扫描程序.docx
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ICMP扫描程序
课程名称
网络技术课程设计
时间
2010～2011学年第二学期17～18周
学生姓名
帅哥
指导老师
刘青
题目
ICMP扫描程序的设计与实现
主要内容：
（1）了解ICMP协议，知道ICMP协议的概念，内容，重要性等。
（2）学会编写ICMP扫描程序。
要求：
（1）综合运用计算机网络基本理论和编程语言设计本系统。
（2）学会文献检索的基本方法和综合运用文献的能力。
（3）通过课程设计培养严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。
应当提交的文件：
（1）课程设计学年论文。
（2）课程设计附件（相关图纸、设备配置清单、报告等）。
ICMP扫描程序的设计与实现
学生姓名：
帅哥指导教师：
刘青
摘要：
我们常用Ping程序来判断一个特定的主机是否处于活动状态.该程序发送一个ICMP回应请求报文给主机,然后等待返回的ICMP报文回应应答就可以知道自己是否能成功的访问到那台机器.本次课程设计涉及到MFC的应用,要在充分了解套接字的实现以及IP,ICMP的格式,功能等的基础上才能实现此设计。
关键字：
ICMP；扫描；程序；协议；
附录及源代码15
1引言
1.1课程设计目的
IP协议的优点是简单，但缺少差错控制和查询机制，而网际控制报文协议（ICMP具有补充IP功能的作用。
在网络管理中，常常要确定当前网络在红处于活动状态的主机，这时可以通过ICMP的回送和回送响应消息来完成这项工作。
这课程设计的目的就是编制程序，利用ICMP数据包，发现网络中的活动主机,即ping消息的请求和应答。
通过课程设计，熟悉ICMP报文的结构，对ICMP协议有更好的理解和认识，培养综合运用网络知识解决实际问题能力。
1.2课程设计要求
设计程序，其功能是发送ICMP数据包，以获取指定望段中的活动主机，并将结果显示在标准输出设备上程序的具体要求如下：
1．用命令形式运行
scanhost为程序名；start_ip为被搜索网段；end_ip为被搜索网段的结束IP地址。
如在命令行输入scanhost192.168.0.1192.168.0.100
2．输出格式
活动主机1的IP地址
活动主机2的IP地址
活动主机n的IP地址
2概要设计
2.1设计原理
本程序使用的原始套接字生成ICMP请求/应答报文来进行活动主机的探查。
这个程序使用的是回送请求和应答消息。
程序的大致思想是把ICMP的数据报类型设置为回送请求，将它发送给网络上的一个IP地址，如果这个IP地址已经被占用的话，那么使用位于这个IP地址的主机上的TCP/IP软件就能接受到这个ICMP回送请求，从而返回一个ICMP回送请求（类型号为0）信息。
信息封装在一个IP包中，我们需要解析该IP包，从中找到ICMP数据信息，相反，如果这个IP地址没有人使用，那么发送的ICMP回送请求在设定的延时内就不可能得到响应。
2.2数据结构设计
2.2.1．IP头部数据结构
typedefstructiphdr{
unsignedintheadlen:
4;//ip头长度
unsignedintwersion:
4;//ip版本号
unsignedchartos;//服务类型
unsignedshorttotallen;//ip包总长度
unsignedshortid;//ip号
unsignedshortflag;//标记
unsignedcharttl;//生存时间
unsignedcharprot;//协议（UDPTCP）
unsignedshortchecksum;//校验和
unsignedintsourceip;//源ip
unsignedintdestip;//目的ip
}IpHeader;
2.2.2．ICMP头部数据结构
typedefstructicmphdr{
BYTEtype;//icmp类型码，回送请求的类型码为8
BYTEcode;//子类型码，保存与特定ICMP报文类型相关的细节信息
USHORTchecksum;//校验和
USHORTid;//ICMP报文id号
USHORTseq;//ICMP数据报的序列号
}Icmpheader;
2.3系统流程图
2.3.1．主流程图（图1）
2.3.2．子流程图（图2）
3详细设计
3.1ICMP报文分析
ICMP是一种差错和控制报文协议，用于传输错误报告和控制信息。
ICMP报文分为头部和数据部分。
ICMP报文封装在IP数据报中传输。
IP报头中的类型为1时，表示报文的数据部分为ICMP报文。
虽然ICMP报文由IP报文传输，但是并不能认为ICMP是IP的上层协议，而是IP协议的有机补充。
把ICMP报文放在IP包中，是要利用IP的转发功能。
类型（TYPE）是一个字节，表示ICMP消息的类型。
代码（CODE）也是一个字节，表示报文类型的下一步信息。
校验和共有两个字节，提供对整个ICMP报文的校验和（和IP报文类型的进一步信息）。
校验和共两个字节，提供对整个ICMP报文的校验和。
按照协议的功能来分，ICMP报文可以分为
[1].ICMP差错报文
包括目的不可达报告，超时报告，参数出错报告。
[2].ICMP控制报文
包括拥塞控制和源抑制报文，路游控制和重定向报文
[3].ICMP测试报文
包括请求应答报文，时戳请求应答报文。
本课程设计就是使用ICMP请求/应答报文来测试目的主机是否存在,请求者想某特定的主机发送请求，其中包含任选的数据。
目的主机收到请求后，发送应答报文。
在同一时刻，一台机器可以同时向多台主机发送请求报文。
ICMP报文格式如图3所示，ICMP回送报文格式如下图4所示。
类型
代码
校验和
数据区（变长）
类型（8,0）码（0）
校验和
标志位
序号
任选数据
图3.ICMP报文格式图4.ICMP回应报文格式
3.2程序功能分析
在初始化原始套接字之后，本程序就要开始在一个IP网段内寻找活动主机。
因为要寻找活动的主机可能很多，为节省时间可以采用多线程编程。
结合核心代码对程序的具体进行分析。
3.2.1使用原始套接字
为了实现发送/监听ICMP抱文，必须使用原始套接字，创建原始套接字的代码如下：
SOCKETsockraw;
sockraw=WSASocket（AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,wsa_flag_overlapped）;
在WSASocket函数中，我们使用IPPROTO_ICMP表示接受ICMP数据包，为了使用发送接受超时设置（设置SO_RCVTIMEO或SO_SNDTIMEO），必须将标志位置为WSA_FLAG_OVERLAPPED。
然后调用setsockopt函数设置读取迟延。
在setsockopt函数中，sockraw是之前创建的原始套接字，设置SOL_SOCKET表明使用基本套接字处理ICMP抱文。
设置SO_RCVTIMEO表示使用接受超时设置，SOSNDTIMEO表示使用发送超时设置，在这里，超时时间均设置为1000ms。
3.2.2定义IP头部和ICMP头部数据结构
由于socket发送/捕获的是IP包，因此要分别定义IP头部的数据结构和ICMP头部的数据结构。
IP头部的数据结构和ICMP头部的数据结构在概要设计中已有分析。
3.2.3填充并发送请求类型的ICMP报文
#defineICMP_ECHO8//请求回送
#defineDEF_PACKET_SIZE32//缺省数据报长度
#defineMAX_PACKET1024//最大数据报长度
#charicmp_data[MAX_PACKET];//ICMP数据报最大可能长度
Memset（icmp_data,0,MAX_PACKET）//将数据报清空初始化
Intdatasize=DEF_PACKET_SIZE;//ICMP数据报报文体的额缺省长度
Datasize+=sizeof（icmpHeader）；//加上ICMP数据头部
icmp_header*icmp_hdr;
char*datapart;
icmp_hdr=（icmpheader*）icmp_data;
icmp_hdr->type=icmp_echo;//设置类型
icmp_hdr->id=（ushort）getcurrentthreadid（）;//设置其ID号为当前线程号
datapart=icmp_data+sizeof（icmpheader）;//计算出ICMP数据报的数据部分
memset（datapart,'A',datasize-sizeof（icmphearder））;//填入数据
（（IcmpHeader*）icmp_data）->seq=0;//序列号
（（IcmpHeader*）icmp_data）->check_sum=0;//先将检验和置0
（（IcmpHead*）icmp_data）->checksum=checksum（USHORT*）icmp_data,data_size）;
Checksum为计算校验和的函数，设校验和初值为0，然后对数据每16位求异或，结果取反，便得校验和。
其代码如下：
unsingedlongcksum=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）;
填充ICMP报文之后，应在ICMP报文之前加上IP报头并发送出去。
可调用下面的代码发送数据包。
注意，这里的dest是填入目的主机的IP地址的一个sockaddr_in数据结构，IP_STRING是目的的主机的IP地址字符串。
Structsockaddr_in_dest;
Dest.sin_family=AF_INET;
Dest.sin_addr.s_addr=inet_addr（IP_STRING）;
Sendto（sockraw,icmp_data,datasize,0,（sockaddr*）&dest,sizeof（dest））;
3.2.4解析数据包
如果所ping的目的主机存在，那么它会发出一个回送应答包。
这是一个IP包，受到后解析此数据包并获得其中的ICMP信息。
根据IP报头信息中的IP报头长度字段，就可以得到ICMP报文的真实地址。
ICMP数据包中的IP地址就是活动主机的IP。
代码分析如下：
#defineICMP_MIN8
#defineMAX_PING_PACKET_SIZE（MAX_PACKET+sizeof（IpHeader））
char*recvbuf=new[MAX_PING_PACKET_SIZE];
structsockaddr_indest,from,end;
intformlen=sizeof（from）;
intbytes=recvfrom（sockraw，recvbuf，MAX_PACKET,0,（Structsockaddr*）&from,&fromlen）
ipheader*iphdr;
icmpheader*icmphdr;
unsignedshortiphdrlen;
iphdr=（ipheader*）buf;
iphdrlen=iphdr->headlen*4;//IP报头的长度
icmphdr=（icmpheader*）（buf+iphdrlen）;//跳过IP头
//数据包太短丢弃
if（bytes//不是回送请求（ping应答），丢弃
if（icmphdr->type!
=icmp_echo_reply）return;
//ID不相符，丢弃
if（icmphdr->id!
=（USHORT）getcurrentthreadid（））return;
//输出正在使用的IP地址
cout<<"活动主机"<sin_addr）<
4测试结果
4.1遇到问题
[1]找不到头文件。
因为头文件存放位置错误。
[2]变量没有定义。
因为变量没有定义和变量名书写写错。
[3]指针书写错误。
[4]宏参数列表错误。
[5]结构体指针传递错误。
Cannotcovertfrom‘structiphdr*’to‘structicmphar*ip’
Ipheader*iphdr.因为缺少成员运算符”.”。
4.2测试结果
经反复调试，运行正常，运行结果如下（图5）
5结束语
回顾过去的一个星期，有紧张，有忙碌，有苦恼，也有欢笑，在不断的改进与努力中，终于可以实现利用ICMP发现网络上的活动主机。
通过这次课程设计，我加深了对ICMP协议的理解，巩固了课堂知识，为以后学习网络协议打下基础。
在课程设计中，我和搭档李宝详配合的很融洽，相互帮助，共同进步。
在调试过程中难免要出现一些问题,为了能够快速地确定错误的原因，尽快的排除程序逻辑错误，通常把程序错误划分为三种类型：
语法错误、运行错误和逻辑错误。
在这次网络课程设计中，也发生了这样那样的错误，如变量没有定义、缺少头文件。
通过查阅文献资料、请教老师和同学讨论，以及自己认真地分析与思考，逐一对错误进行了调试，使程序基本能正常运行，大体上符合了设计的意图和设计的要求。
由于网络协议比较抽象，比较难学，也学得不深入，何况还要把所学知识运用到实践中来，真是一大难题，所以一开始时，真是有点一筹莫展，网上查有关资料却总觉得不搭干。
通过这次课程设计，我明白做什么事都要沉得下心，在搞任何研发工作时，遇到问题沉着冷静是特别重要的，千万不能有半点浮躁的心情。
在程序的调试过程中，出现问题是正常的，关键是如何去发现问题的根源，然后去解决它。
其实写程序并不是很花时间，改错才是最花时间的的事情。
还有一点特别重要的是，在设计过程中或者是改错的过程中遇到棘手的问题时，借助网络去解决的确是一种很好的选择。
一个星期的课程设计，我过的很充实，感觉每天都在学习，每天都在进步，在课程设计完成之际，我在此向所有关心我帮助我的刘老师和同学们致以最真诚的感谢。
在这次课程设计中，我从刘老师身上学到了很多东西，他认真负责，知识丰富，要求严格，无论在理论上还是在系统调试中，都给与我很大的帮助，使我得到很大的提高，这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，在此再次感谢刘老师耐心的耐心辅导。
参考文献
[1]吴功宜，胡晓英等著.计算机网络课程设计.北京：
机械工业出版社。
2005
[2]周明天等,TCP/IP网络原理与技术.北京:
清华大学出版社.
[3]陈坚，陈伟.VisualC++网络高级编程[M].北京:
人民邮电出版社，2001.
[4]方路平，曹平，林毅，等采用IP多址广播技术的应用系统开发[J].计算机系统应用，2001
[5]蒋东兴.WindowsSockets网络程序设计大全[M].北京:
清华大学出版社，1999.
附录及源代码
1.scanhost.h
#pragmapack（4）
#pragmacomment（lib,"Ws2_32.lib"）
#definewin32_LEAN_AND_MEAN
#include
#include
#include
#include
#include
#include
//THEIPHEADER
typedefstructiphdr{
unsignedintheadlen:
4;//ip头长度
unsignedintwersion:
4;//ip版本号
unsignedchartos;//服务类型
unsignedshorttotallen;//ip包总长度
unsignedshortid;//ip号
unsignedshortflag;//标记
unsignedcharttl;//生存时间
unsignedcharprot;//协议（UDPTCP）
unsignedshortchecksum;//校验和
unsignedintsourceip;//源ip
unsignedintdestip;//目的ip
}IpHeader;
//ICMPHEADER
typedefstructicmphdr{
BYTEtype;//icmp类型码，回送请求的类型码为8
BYTEcode;//子类型码，保存与特定ICMP报文类型相关的
//节信息
USHORTchecksum;//校验和
USHORTid;//ICMP报文id号
USHORTseq;//ICMP数据报的序列号
}Icmpheader;
#defineICMP_ECHO8//请求回送
#defineICMP_ECHO_REPLY0//请求回应
#defineICMP_MIN8//ICMP包头长度（最小ICMP包长度）
#defineSTATUS_FAILED0xFFFF//错误码
#defineDEF_PACKET_SIZE32//缺省数据报长度
#defineMAX_PACKET1024//最大数据报长度
#defineMAX_PING_PACKET_SIZE（MAX_PACKET+sizeof（IpHeader））//最大接受数据报长度
voidfill_icmp_date（char*,int）;//填充ICMP包
USHORTchecksum（USHORT*,int）;//校验和函数
voiddecode_resp（char*,int,structsockaddr_in*）;//找到此数据报IP地址
DWORDWINAPIFindIp（LPVOIDpipaddrtemp）;//线程调用子函数
2.scanhost.cpp
#include"scanhost.h"
WSADATAwsadata;
SOCKETsockraw;
structsockaddr_indest,from,end;
intfromlen=sizeof（from）;
char*recvbuf=newchar[MAX_PING_PACKET_SIZE];
unsignedintaddr=0;
longthreadnumcounter=0,threadnumlimit=20;
long*aa=&threadnumcounter;
voidmain（intargc,char*argv[]）{
if（argc!
=3）{
cout<<"输入格式错误：
scanhoststart_ipend_ip"<return;
}
if（WSAStartup（MAKEWORD（2,1）,&wsadata）!
=0）{
cout<<"WSAStartupfailed:
"<ExitProcess（STATUS_FAILED）;
}
//创建原始套接字
sockraw=WSASocket（AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED）;
if（sockraw==INVALID_SOCKET）{
cout<<"WSASocket（）failed:
"<ExitProcess（STATUS_FAILED）;
}
//设置读取延时
inttimeout=1000;
intbread=setsockopt（sockraw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,（char*）&timeout,sizeof（timeout））;
if（bread==SOCKET_ERROR）{
cout<<"failtosetrecvtimeout:
"<ExitProcess（STATUS_FAILED）;
}
timeout=1000;
bread=setsockopt（sockraw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,（char*）&timeout,sizeof（timeout））;
if（bread==SOCKET_ERROR）{
cout<<"failedtosetsendtimeout:
"<ExitProcess（STATUS_FAILED）;
}
memset（&dest,0,sizeof（dest））;
unsignedlongstartip,endip;
dest.sin_family=AF_INET;
dest.sin_addr.s_addr=inet_addr（argv[1]）;
startip=inet_addr（argv[1]）;
end.sin_family=AF_INET;
end.sin_addr.s_addr=inet_addr（argv[2]）;
endip=inet_addr（argv[2]）;
HANDLEhthread;
while（htonl（startip）<=htonl（endip））{
if（threadnumcounter>threadnumlimit）{
Sleep（5000）;
continue;
}
DWORDThreadid;
sockaddr_in*pipaddrtemp=new（sockaddr_in）;
if（!
pipaddrtemp）{
cout<<"memoryallocfailed"<return;
}
*pipaddrtemp=dest;
//创建新线程
clock_tstart;
start=clock（）;
hthread=CreateThread（NULL,NULL,FindIp,（LPVOID）pipaddrtemp,NULL,&Threadid）;
longi=60000000L;
while
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