【网络编程2】网络编程基础-发送ICMP包(Ping程序)
IP协议
网络地址和主机协议
位于网络层的协议，主要目的是使得网络能够互相通信，该协议使用逻辑地址跨网络通信，目前有两个版本IPV4，IPV6。
在IPV4协议中IP地址是一个32位的数备，采用点分四组的表示法便于使用。每个IP地址包含两个部分，网络地址和主机地址。
网络地址和主机地址的划分由子网掩码来决定。网络地址用来标示所连接到的局域网，主机地址则标示设备本身，子网掩码与IP地址等长，被设为1的部分标示IP地址的对应部分为网络地址，设为0则标示IP对应位为主机地址。
IP格式
0-3 版本：IP所使用的版本
4-7 首部长度：IP头的长度（4字节的整数倍）
8-15 服务类型：路由器使用该字段做流量优先排序
16-18 | 19-31 总长度：IP长度+数据包长度
32 标示符：一个唯一标示，用来区分数据包或数据分片的顺序
32 标记：标示数据包是否分片数据
32 分片偏移：分片数据时该字段有效，用于将数据包按顺序组合
64 存活时间：定义数据包的生存周期，路由器中转一次该值减一
64 协议：用来识别数据包上层协议类型
64 首部校验和：错误检测机制，确认内容是否损坏或被篡改
96 源IP地址：发送方主机的IP地址
128 目的IP地址：接收方主机的IP地址
160 选项：可选
160 or 192+ 数据：使用IP传递的实际数据
ICMP协议
IP协议并不是一个可靠的协议，它不保证数据被送达，那么保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP（网络控制报文）协议。
ICMP(internet control message protocol)是internet控制报文协议。是TCP/IP协议族里的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制信息。
控制信息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。
ICMP协议大致分为两类，一种是查询报文，一种是差错报文。查询报文由发送者发出，差错报文是由出错的主机返回发给源数据包的发送者。
PING可以说是ICMP的最著名的应用，系统自带工具当某一个网站上不去的时候。通常会ping一下这个网站，ping会回显一些有用的信息。
ICMP协议的格式
ICMP头相对较小并根据用途而改变，ICMP报文的前4个字节是统一的格式，共有三个字段：即类型，代码和检验和。
ICMP报文类型
各种类型的ICMP报文如所示，不现类型由报文中的类型字段和代码字段来共同决定。
常见的类型和代码有
-
ICMP回显（echo）请求和辉县应答报文格式
-
ICMP地址掩码请求和应答
-
ICMP时间戳请求与应答
-
ICMP不可达报文、ICMP超时报文
-
ICMP重定向报文
-
ICMP路由器请求报文格式
-
ICMP路由器通告报文格式
-
ICMP源站抑制差错报文格式
等等。。。。。
ICMP地址掩码请求和应答
ICMP时间戳请求与应答
编程操作
1、定义结构体
因为ICMP是基于IP协议运行的，所以我们要先定义IP格式的结构体；
以下的是三个结构体分别对应了IP、ICMP请求、ICMP应答的发包格式。。
定义IP首部格式
//定义IP首部格式
typedef struct _IPHeader
{
u_char vile; // 版本和首部长度
u_char ser; // 服务类型
u_short totalLen; // 总长度
u_short id; // 标示符
u_short flag; // 标记+分片偏移
u_char ttl; // 存活时间
u_char protocol; // 协议
u_short checkSum; // 首部校验和
in_addr srcIP; // 源IP地址
in_addr destIP; // 目的IP地址
}IPHeader, *PIPHDR;
定义ICMP头部格式
//ICMP头部
typedef struct _ICMPHeader
{
u_char type; // 类型
u_char code; // 代码
u_short checkSum; // 校验和
u_short id; // 标示符
u_short seq; // 序列号
}ICMPHeader, *PICMPHDR;
ICMP时间戳请求报文格式
//ICMP时间戳请求报文
typedef struct _ECHOREQUEST
{
ICMPHeader icmpHeader; //ICMP头部
int time; //记录ping时间
char data[32]; //数据
}ECHOREQUEST, *pechorequest;
ICMP时间戳应答报文格式
//ICMP时间戳应答报文
typedef struct _ECHORESPONSE
{
IPHeader ipHeader;
ECHOREQUEST echoRequest;
char fill[255]; //接收其他多余的应答数据
}ECHORESPONSE, *PECHORESPONSE;
2、ICMP发送和接收
发送ICMP数据包函数
将请求的包的宽度写入结构体中，构造出ICMP的请求格式向目标服务器发送数据。
//发送ICMP数据包 sendEchoReQuest
void sendEchoReQuest(SOCKET sock, sockaddr_in dstIP)
{
static int id = 1;
static int seq = 1;
//ICMP请求
ECHOREQUEST echoRequest = { 0 };
//主要是用来记录请求应答的时间，当发送ECHO请求时记录发送时间，当接受到应答数据时，在用GetTickcount()- echoRequest.time这样就能得到请求应答需要多少时间了。
echoRequest.time = GetTickCount();
echoRequest.icmpHeader.type = 8;
echoRequest.icmpHeader.code = 0;
echoRequest.icmpHeader.id = id++;
echoRequest.icmpHeader.seq = seq++;
echoRequest.icmpHeader.checkSum =
checksum((u_short*)&echoRequest, sizeof(echoRequest));
int re = sendto(sock,
(char *)&echoRequest,
sizeof(echoRequest),
0,
(sockaddr*)&dstIP,
sizeof(dstIP));
if (re == SOCKET_ERROR)
{
printf(" send error \n ");
}
return;
}
接收ICMP数据包函数
有对应的发送数据包动作，对方服务器如果存活那么会发回来响应包；
//接收ICMP数据包 recvEchoReQuest
void recvEchoReQuest(SOCKET sock,
ECHORESPONSE * sponse, sockaddr_in *dstIP)
{
int size = sizeof(sockaddr);
int re = recvfrom(sock, (char *)sponse, sizeof(ECHORESPONSE), 0,
(sockaddr*)dstIP, &size);
if (re == SOCKET_ERROR)
{
printf(" recvfrom error");
}
return;
}
附录A：如何计算检验和
// 计算校验和(16位二进制反码求和)
u_short checksum(u_short *buffer, int len)
{
register int nleft = len;
register u_short *w = buffer;
register u_short answer;
register int sum = 0;
// 使用32bit的累加器，进行16bit的反馈计算
while (nleft > 1) {
sum += *w++;
nleft -= 2;
}
// 补全奇数位
if (nleft == 1) {
u_short u = 0;
*(u_char *)(&u) = *(u_char *)w;
sum += u;
}
// 将反馈的16bit从高位移至地位
sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff); /* add hi 16 to low 16 */
sum += (sum >> 16); /* add carry */
answer = ~sum; /* truncate to 16 bits */
return (answer);
}
ICMP中检验和的计算算法为：
1、将检验和字段置为0
2、把需校验的数据看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和
3、把得到的结果存入检验和字段中
所谓二进制反码求和，就是：
1、将源数据转成反码
2、0+0=0 0+1=1 1+1=0进1
3、若最高位相加后产生进位，则最后得到的结果要加1
在实际实现的过程中，比较常见的代码写法是：
1、将检验和字段置为0
2、把需校验的数据看成以16位为单位的数字组成，依次进行求和，并存到32位的整型中
3、把求和结果中的高16位(进位)加到低16位上，如果还有进位，重复第3步[实际上，这一步最多会执行2次]
4、将这个32位的整型按位取反，并强制转换为16位整型(截断)后返回
附录B VS2015 UAC设置
使用原始套接字编程调试的时候运行权限不够，是无法运行的。
可以在VS里做设置，在需要提升权限的时候自动重启VS提升权限。
点击项目右键->属性->配置属性->链接器->清单文件->UAC执行级别->requireAdministrator（选择）。
实例代码
将上面的代码与思路整合就成了下面的实例代码；
#include "stdafx.h"
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS
#include "data.h"
//发送ICMP数据包 sendEchoReQuest
void sendEchoReQuest(SOCKET sock, sockaddr_in dstIP)
{
static int id = 1;
static int seq = 1;
//ICMP请求
ECHOREQUEST echoRequest = { 0 };
//主要是用来记录请求应答的时间，当发送ECHO请求时记录发送时间，当接受到应答数据时，在用GetTickcount()- echoRequest.time这样就能得到请求应答需要多少时间了。
echoRequest.time = GetTickCount();
echoRequest.icmpHeader.type = 8;
echoRequest.icmpHeader.code = 0;
echoRequest.icmpHeader.id = id++;
echoRequest.icmpHeader.seq = seq++;
echoRequest.icmpHeader.checkSum =
checksum((u_short*)&echoRequest, sizeof(echoRequest));
int re = sendto(sock,
(char *)&echoRequest,
sizeof(echoRequest),
0,
(sockaddr*)&dstIP,
sizeof(dstIP));
if (re == SOCKET_ERROR)
{
printf(" send error \n ");
}
return;
}
//接收ICMP数据包 recvEchoReQuest
void recvEchoReQuest(SOCKET sock,
ECHORESPONSE * sponse, sockaddr_in *dstIP)
{
int size = sizeof(sockaddr);
int re = recvfrom(sock, (char *)sponse, sizeof(ECHORESPONSE), 0,
(sockaddr*)dstIP, &size);
if (re == SOCKET_ERROR)
{
printf(" recvfrom error");
}
return;
}
//ping函数
void Ping(char * host)
{
//2.创建套接字
SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
//获取域名对应的IP
HOSTENT * lpHost = gethostbyname(host);
sockaddr_in dstIP = { 0 };
dstIP.sin_family = AF_INET;
dstIP.sin_addr.S_un.S_addr = *(u_long*)lpHost->h_addr;
for (int i=0;i<4;i++)
{
//发送ICMP数据
sendEchoReQuest(sock, dstIP);
//接收ICMP数据
ECHORESPONSE sponse;
recvEchoReQuest(sock, &sponse, &dstIP);
printf("来自 %s 的回复: 字节=32 时间=%dms TTL=%d \n",
inet_ntoa(dstIP.sin_addr),
GetTickCount() - sponse.echoRequest.time,
sponse.ipHeader.ttl
);
}
}
int main()
{
//1.初始化winsock环境
WSADATA wsa;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2),&wsa);
while (true)
{
Ping("www.baidu.com");
char in = getchar();
if (in == 'q')
{
break;
}
}
//2.释放环境
WSACleanup();
return 0;
}
参考：
C++实现Ping
http://www.cnblogs.com/goagent/p/4078940.html
给VS程序添加管理员权限等
http://www.voidcn.com/blog/wokaowokaowokao12345/article/p-5973906.html
