网络使用ICMP发现局域网内活动主机

1、精选优质文档-倾情为你奉上天津师范大学Tianjin University of Education网络课程设计所在学院： 信息技术工程学院 专 业： 计算机科学与技术 学 号： 学生姓名： 指导教师： 二一三年六月专心-专注-专业信息技术工程学院网络课程设计使用ICMP发现局域网内活动主机学生姓名：肖磊指导教师：黄彦 副教授 20 13 年 6月摘 要本程序使用原始套接字生成ICMP报文来进行活动主机的探查。这个程序使用的是回送请求与应答消息。程序的大致思想是把ICMP的数据包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，那幺使用位于这个IP地址的主机上

2、的TCP/IP软件就能够接收到这个ICMP回送请求，从而返回一个ICMP回送响应（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，那幺发送的ICMP回送请求在设定的延时内就不可能得到响应。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。因为要寻找的主机可能很多，为节省时间可以采用多线程编程。 关键词: ICMP协议，Visual c+ 6.0目 录引 言IP协议的优点是简洁，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中处于活动状态

3、的主机，这时可以通过使用ICMP的回送和回送响应消息来完成这项工作。本课程设计的目的就是编制程序，利用ICMP数据包，发现指定网段中的活动主机。通过课程设计，更加熟悉ICMP报文的结构，对ICMP协议有更好的理解和认识。1 课程设计相关技术1.1 ICMP报文格式及类型编制程序前首先要对ICMP报文的格式有一定的了解，ICMP报文是在IP数据报内部传输的，其结构如图10-1所示。 IP数据报 IP首部 ICMP报文 图10-1 ICMP封装在IP内部0 7 8 15 16 31（位）类型字段代码字段校验和字段（不同类型和代码有不同内容）图10-2 ICMP报文ICMP报文的格式如图10-2所示

4、。所有报文的前4个字节都是一样的，但是其它字节则互不相同。其中类型字段可以有15个不同的值，以描述特定类型的ICMP报文，某些ICMP报文还使用代码字段的值来进一步描述不用的条件。按验和字段为2字节，校验的范围是整个ICMP报文。检验和是必须的，其计算方法与IP协议头部校验和的计算方法一样。 各种类型的ICMP报文如图10-3所示（ICMP报文类型），不同类型由报文中的类型字段和代码字段来共同决定。类 型 代 码 描 述 0 0 回送响应（PING应答）3 目的不可达0 网络不可达1 主机不可达2 协议不可达3 端口不可达4 需要进行分片但设置了禁止分片比特5 源主机选择路由失败6 无法识别目

5、的网络7 无法识别目的主机8 源主机被隔离9 目的网络被禁止10 目的主机被禁止11 由于服务类型（TOS），网络不可达12 由于服务类型（TOS），主机不可达13 由于过滤，通信被强行禁止14 主机越权15 优先权终止生效 4 0 源端被关闭（基本流控制）5 重定向0 对网络重定向1 对主机重定向2 对服务类型和网络重定向3 对服务类型和主机重定向 8 0 回送请求（PING请求）9 0 路由器通告10 0 路由器请求11 超时0 传输期间生存期减为01 数据报组装期间生存期减为012 参数问题0 各种IP头部错误1 缺少必须的选项13 0 时间戳请求14 0 时间戳应答15 0 信息请求（

6、已作废）16 0 信息应答（已作废）17 0 地址掩码请求18 0 地址掩码应答10-3 ICMP报文类型本课程设计的目的是发现网络中的活动主机，就是使用ICMP的回送和回送响应消息发现网络中的活动主机，即Ping消息的请求和应答。那幺，发送的ICMP的数据包类型设置为回送请求（类型号为8）。1.2实验平台介绍Visual C+ 6.0，简称VC或者VC6.0，是推出的一款C+，将“高级语言”翻译为“（低级语言）”的程序。Visual C+是一个功能强大的可视化。自1993年Microsoft公司推出Visual C+1.0后，随着其新版本的不断问世，Visual C+已成为专业进行开发的首选

7、工具。Visual C+6.0由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard、类向导Class Wizard等开发工具。 这些组件通过一个名为Developer Studio的组件集成为和谐的开发环境。2 课程设计过程2.1 使用原始套接字为了实现发送/监听ICMP报文，必须使用原始套接字，创建原始套接字的代码如下： socket sockRaw; sockRaw = WSAocket (AF_INET, sock_Raw, IPPROTO_ICMP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED); 在WSASocket函数中，我们使用IPPROTO_ICMP表

8、示接收ICMP数据包，为了使用发送超时设置（设置SO_RCVTIMEO或SO_SNDTIMEO），必须将标志位置为WSA_FLAG_OVERLAPPED。然后调用setsockopt函数设置读取延迟。 Int timeout=1000;setsockopt(sockRaw,SQL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout);setsockopt(sockRaw,SQL_socket,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout); 在setsockopt函数中，sockRaw是之前

9、创建的原始套接字，设置SQL_SOCKET表明使用基本套接字处理ICMP报文。设置SO_RCVTIMEO表示使用接收超时设置，SO_SNDTIMEO表示使用发送超时设置，在这里，超时时间均设置为1000ms。2.2 定义IP头部和ICMP头部的数据结构 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ICMP头部数据结构。 /IP报头的数据结构 typedef struct iphdrunsigned int headlen:4; /IP头长度unsigned int version:4; /IP版本号unsigned char tos; /服务类型unsigned sh

10、ort totallen; /IP包总长度 unsigned short id; /ID号unsigned short flag; /标记unsigned char ttl; /生存时间unsigned char prot; /协议（UDP TCP）unsigned short checksum; /校验和unsigned int sourceIP; /源IPunsigned int destIP; /目的IPIpHeader;/ICMP头部的数据结构typedef struct icmphdr BYTE type; /ICMP类型码，回送请求的类型码为8 BYTE code; /子类型码，保

11、存与特定ICMP报文类型相关细节信息 USHORT checksum; /校验和 USHORT id; /ICMP报文ID号（一般用进程号作ID） USHORT seq; /ICMP数据报的序列号IcmpHeader;2.3 填充并发送回送请求类型的ICMP报文为了使收到数据包的目的主机发送响应，我们需要向目的主机发送回送请求类型的ICMP报文。从图10-3中可知，回送请求的类型号为8。因此ICMP报文的填充代码如下：#define ICNP_ECHO 8 /请求回送#define DEF_PACKET_SIZE 32 /缺省数据报长度#define MAX_PACKET 1024 /最大数据

12、块长度char icmp_dataMAX_PACKET; /ICMP数据报最大可能的长度memset(icmp_data,0,MAX_PACKET); /将数据报清空初始化int datasize=DEF_PACKET_SIZE; /ICMP数据报报文体的缺省长度datasize+=sizeof(IcmpHeader); /再加上ICMP头部的长度IcmpHeader*icmp_hdr:Char *datapart;icmp_hdr = (IcmpHeader*)icmp_data;icmp_hdr->type = ICMP_ECHO; /设置类型icmp_hdr->id = (U

13、SHORT)GetCurrentThreadId(); /设置其ID号为当前线程号Datapart = icmp_data + sizeof(IcmpHeader); /计算出数据报的数据部分Memset(datapart,A,datasize-sizeof(IcmpHeader); /填入数据(IcmpHeader*)icmp_data)->seq= 0; /序列号为0(IcmpHeader*)icmp_data)->checksum = 0; /先将校验和置0(IcmpHeader*)icmp_data)->checksum=checksum(USHORT*)icmp_d

14、ata,datasize);checksum为校验和的函数，设校验和初值为0 ，然后对数据每16为求异或，结果取反，便得校验和。其代码如下： USHORT checksum(USHORT *buffer, int size) /计算校验和 unsigned long cksum = 0; while(size>1) cksum+=*buffer+; size -=sizeof(USHORT);if(size) cksum +=*（UCHAR*）buffer; cksum = (cksum >> 16)+(cksum & 0xffff);cksum +=(cksum &

15、gt;> 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IP地址的一个sockaddr_in数据结构，IPSTRING是目的主机的IP地址字符串。 struct sockaddr_in dest; dest.sin_family = AF_INET; dest.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP_STRING); /填入搜索的IP地址 sendto(sockRaw,icmp_data,datasize,0,(sockaddr*

16、)&dest,sizeof(dest);2.4程序流程图开 始将Start_IP添入到dest中起始IP地址Start_IP结束IP地址End_IP建立并初始化目的主机的Sockaddr_in数据结构dest构造原始套接字，并初始化Start_IPEnd_IP？ N Y Y线程数目太多？等待一定时间 N创建一个线程并执行Start_IP+ Y 还有线程在执行？等待一定时间 N结 束 图1 主程序流程图开 始填充ICMP数据报发送数据报接收数报去掉IP报头，获取ICMP信息数据包太短？ Y N不是回送响应？ Y NID不符合？ Y N输出数据报中的IP地址 结 束图2 子程序流程图结论通

17、过此次课程设计，我加深了对ICMP协议的理解，巩固了课堂知识。由于网络协议比较抽象、难学，自己学得也不够深入，加上还要把所学知识运用到实践中来，所以一开始时感觉比较困难，而且在调试过程中难免要出现一些如变量没有定义、缺少头文件、大小写错误以及其它问题，通过查阅文献资料、向同学请教以及认真地思考与分析，逐一对错误进行了调试，才使得程序能正常运行，大体上符合了设计的目的和要求。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。为了能够快速地确定错误的原因，尽快的排除程序错误，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。在设计过程中，我们可以先找出问题，

18、看是属于哪一类错误，然后再将问题一一解决，这样既解决了疑难问题又节省了不少时间。参考文献1 安淑芝，黄彦 .计算机网络 M . 北京：中国铁道出版社 .20112 吴功宜, 胡晓英, 张仁, 何云, 王宁编著. 计算机网络课程设计. 北京：机械工业出版社, 2010.83 吴功宜著. 计算机网络. 北京：清华大学出版社, 20044 陈坚, 陈伟. Visual C+网络高级编程M. 北京: 人民邮电出版社，20015 郭国强. 计算机网络与Internet教程. 北京: 清华出版社，2006.116 杨丰瑞, 杨丰任. 实用教程最新计算机网络. 北京: 中国铁道出版社，2001.7致谢在本课程设计论文即将完成之际，我想对所有曾经给过我帮助和支持的同学老师表示衷心的感谢。感谢我的老师对我课程设计的指导，书到用时方恨少，在这篇论文的写作过程中，我深感自己的水平还非常的欠缺。生命不息，学习不止，人生就是一个不断学习和完善的过程，敢问路在何方？路在脚下