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透析ICMP协议(一): 协议原理

上一篇 / 下一篇 2007-01-20 11:29:13 / 个人分类：网络技术

透析ICMP协议(一): 协议原理

平台: VC6 Windows XP

ICMP简介:
--------

对于熟悉网络的人来说, ICMP是再熟悉不过了. 它同IP协议一样工作在ISO模型的网络层
, 它的全称是: Internet Control Message Protocal. 其在网络中的主要作用是:
- 主机探测
- 路由维护
- 路由选择
- 流量控制

我主要围绕主机探测来讲解如下的几篇文章:
- 透析ICMP协议(一): 基础知识
协议原理
- 透析ICMP协议(二): 函数简介
Windows Socket 简介
- 透析ICMP协议(三): 牛刀初试之一
应用篇ping(ICMP.dll)
- 透析ICMP协议(四): 牛刀初试之二
应用篇ping(RAW Socket)
- 透析ICMP协议(五):
应用篇路由追踪

对于主机探测来说有很多方法，主机某些服务的BANNER，一些使用的应用程序，或者使
用工具来检测主机，如NMAP，在WEB上有www.netcraft.com来简单的估测主机。下面所讲
的是使用ICMP协议来探测主机，主要也是可以了解ICMP这个协议，这里最主要的也是将
这个ICMP协议，

首先我来讲一下主机探测用到的ICMP报文我没有一一讲全部报文,详细请参见RFC792协
议)

1. 回送或回送响应

　　我们使用一个ICMPECHO数据包来探测主机地址是否存活（当然在主机没有被配置为
过滤ICMP形式），通过简单的发送一个ICMPECHO(Type 8)数据包到目标主机，如果ICMPE
CHOReply(ICMPtype0)数据包接受到，说明主机是存活状态。　　如果没有就可以初步判
断主机没有在线或者使用了某些过滤设备过滤了ICMP的REPLY。这种机制就是我们通常所
用的ping命令来检测目标主机是否可以ping到.

回送消息的源地址是回送响应消息的目的地址。若要形成一个回送响应消息，应该将源
和目的地址交换，将类型代码更改为0，重新计算机校验码。

下面是这个报文的格式:

0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Code | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identifier | Sequence Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data ...
+-+-+-+-+-

类型：
8代表回送消息；
0代表回送响应消息。
代码：0
校验码：
16位数据（从ICMP类型开始）的反码和再取反而得。为计算校验码，校验码域应该为零
。这些零在以后会被校验码取代。
标识符：如果代码=0，帮助匹配回送和回送响应的代码可以为0。
序列码：如果代码=0，帮助匹配回送和回送响应的序列码可以为0。
说明：
回送消息中接收到的消息应该在回送响应消息中返回。标识符和序列码由回送发送者使
用帮助匹配
回送请求的响应。代码：从主机或网关接收0

2. 超时报文

0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Code | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| unused |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

类型：11
代码：
0 = 传送超时；
1 = 分段级装超时。
校验码：
16位数据（从ICMP类型开始）的反码和再取反而得。为计算校验码，校验码域应该为零
。
这些零在以后会被校验码取代。
Internet包头+64位源数据报数据：
Internet包头加上源数据的头64位而得。此数据用于主机匹配信息到相应的进程。
如果高层协议使用端口号，应该假设其在源数据的头64个字节之中。
说明：
如果网关在处理数据报时发现生存周期域为零，此数据报必须抛弃。网关同时必须通过
超
时信息通知源主机。如果主机在组装分段的数据报时因为丢失段未能在规定时间内组装
数据，
此数据报必须抛弃。网关发送超时信息。
如果段零不可用则不用发送超时信息。
代码0由网关发送，代码1由主机发送。

3. 目标主机不可达报文

0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Code | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| unused |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

类型：3
代码：
0 = 网络不可达；
1 = 主机不可达；
2 = 协议不可用；
3 = 端口不可达；
4 = 需要段和DF设置；
5 = 源路由失败；

校验码：
16位数据（从ICMP类型开始）的反码和再取反而得。为计算校验码，校验码域应该为零
。
这些零在以后会被校验码取代。
Internet包头+源数据报：
Internet包头加上源数据的头64位而得。此数据用于主机匹配信息到相应的进程。
如果高层协议使用端口号，应该假设其在源数据的头64个字节之中。
说明：
相应于网关的路由表，如果在目的域中指定的网络不可达，如网络距离为无限远，网关
会向发送
源数据的主机发送目的不可达消息。而且，在一些网络中，网关有能力决定目的主机是
否可达。
如果目的地不可达，它将向发送源数据的主机发送不可达信息。
在目的主机，如果IP模块因为指定的协议模块和进程端口不可用而不能提交数据报，目
的主机将
向发送源数据的主机发送不可达信息。

另外一种情况是当数据报必须被分段传送，而“不可分段”位打开，在这种情况下，网
关必须抛弃
此数据报，并向向发送源数据的主机发送不可达信息。

代码0，1，4和5由网关发送，而代码2和3由主机发送。

链接:
-------
我的其它文章,<<透析ICMP协议>>, 和其它文章参见:
http://www.csdn.net/develop/author/netauthor/bugfree/

透析ICMP协议(五): 应用篇路由追踪
透析ICMP协议(四): 牛刀初试之二应用篇ping(RAW Socket)
透析ICMP协议(三): 牛刀初试之一应用篇ping(ICMP.dll)
透析ICMP协议(二): Windows Socket 简介
透析ICMP协议(一): 协议原理

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10-19-2003 09:20

yxq_njupt
正式会员

注册日期: Oct 2003
来自: 安徽
发帖数: 206
2
这篇文章出自bugfree/CSDN
平台: VC6 Windows XP

简介:
-------
Windows 的Socket函数有许多, 我没有做详细介绍, 这里的函数都是简要说明其用途,
详细用法请参考MSDN.
这里的主要目的是为了后面的三个应用服务.

函数说明:
---------

WSAStartup函数
初始化Winsock
[声明]
int WSAStarup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData);
[参数]
wVersionRequested - 要求使用Winsock的最低版本号
lpWSAData - Winsock的详细资料
[返回值]
当函数成功调用时返回0
失败时返回非0的值
---

socket函数
用于生成socket(soket Descrīptor)
[声明]
SOCKET socket（int af,int type,int protocol）;
[参数]
af - 地址家族(通常使用:AF_INET)
type - socket的种类
SOCK_STREAM : 用于TCP协议
SOCK_DGRAM : 用于UDP协议
protocol - 所使用的协议
[返回值]
当函数成功调用时返回一个新的SOCKET(Socket Descrīptor)
失败时返回INVALID_SOCKET.
---

inet_addr函数
地址转换, 把"A.B.C.D"的IP地址转换为32位长整数
[声明]
unsigned long inet_addr ( const char FAR *cp );
[参数]
cp - 指向IP地址字符串的指针
[返回值]
当函数成功调用时返回用32位整数表示的IP地址
失败时返回INADDR_NONE.
---

gethostbyname函数
从主机名获取主机信息.
[声明]
struct hostent FAR * gethostbyname ( const char FAR *name );
[参数]
name - 指向主机名字符串的指针
[返回值]
当函数成功调用时返回主机信息
失败时返回NULL(空值)

---

recv函数
利用Socket进行接受数据.
[声明]
int recv ( SOCKET s , char FAR *buf , int len , int flags );
[参数]
s - 指向用Socket函数生成的Socket Descrīptor
buf - 接受数据的缓冲区(数组)的指针
len - 缓冲区的大小
flag - 调用方式(MSG_PEEK 或 MSG_OOB)
[返回值]
成功时返回收到的字节数.
如果连接被中断则返回0
失败时返回 SOCKET_ERROR

---

sendto函数
发送数据.
[声明]
int sendto ( SOCKET s , const char FAR *buf , int len , int flags , const
struct sockaddr FAR *to , int token );
[参数]
s - 指向用Socket函数生成的Socket Descrīptor
buf - 接受数据的缓冲区(数组)的指针
len - 缓冲区的大小
flag - 调用方式(MSG_DONTROUTE , MSG_OOB)
to - 指向发送方SOCKET地址的指针
token - 发送方SOCKET地址的大小
[返回值]
成功时返回已经发送的字节数.
失败时返回SOCKET_ERROR

篇文章出自:http://tangentsoft.net/wskfaq/examples/dllping.html
翻译: bugfree/CSDN, 对原始代码加了些注释
平台: VC6 Windows XP

原理简介:
--------
这个例子演示了应用微软的ICMP.DLL怎样"ping"另一台机器. 这个DLL是没有文档话的发
送ICMP回送包API接口, 也称为"pings," 就像潜水员对声纳信号的术语一样. 这段代码
出自一个被一个名叫MarkG的家伙的GUI程序, 他的网页已经消失了.

ICMP.DLL API 现在在Windows平台上与微软的Winsocks工作的很好, 但是微软说更好的
产品一出来他们将替换它. 微软说这个自从Windows 95时代就在用, 这些功能在在Windo
ws 2000上仍然存在.

For more information on the ICMP.DLL API, check out sockets.com's ICMP API
page.
更详细的ICMP.DLL API的信息到sockets.com的ICMP API网页获取.

具体实现:
--------
// Borland C++ 5.0: bcc32.cpp ping.cpp
// Visual C++ 5.0: cl ping.cpp wsock32.lib
//
// This sample program is hereby placed in the public domain.

#include
#include
#include
#include "icmpdefs.h"

==================ping的实现部分==================
int doit(int argc, char* argv[])
{//[bugfree] 建议将这个argc和argv的处理拿到main函数中
// 检查命令行参数
if (argc < 2) {
cerr << "usage: ping " << endl;
return 1;
}

// 装载ICMP.DLL连接库
HINSTANCE hIcmp = LoadLibrary("ICMP.DLL");
if (hIcmp == 0) {
cerr << "Unable to locate ICMP.DLL!" << endl;
return 2;
}

// 查找给定机器的IP地址信息
struct hostent* phe;
if ((phe = gethostbyname(argv[1])) == 0) {
cerr << "Could not find IP address for " << argv[1] << endl;
return 3;
}

// 定义函数三个指针类型
typedef HANDLE (WINAPI* pfnHV)(VOID);
typedef BOOL (WINAPI* pfnBH)(HANDLE);
typedef DWORD (WINAPI* pfnDHDPWPipPDD)(HANDLE, DWORD, LPVOID, WORD,
PIP_OPTION_INFORMATION, LPVOID, DWORD, DWORD); // evil, no?
//定义三个指针函数
pfnHV pIcmpCreateFile;
pfnBH pIcmpCloseHandle;
pfnDHDPWPipPDD pIcmpSendEcho;

//从ICMP.DLL中得到函数入口地址
pIcmpCreateFile = (pfnHV)GetProcAddress(hIcmp, "IcmpCreateFile");
pIcmpCloseHandle = (pfnBH)GetProcAddress(hIcmp, "IcmpCloseHandle");
pIcmpSendEcho = (pfnDHDPWPipPDD)GetProcAddress(hIcmp, "IcmpSendEcho");
if ((pIcmpCreateFile == 0) || (pIcmpCloseHandle == 0) ||
(pIcmpSendEcho == 0)) {
cerr << "Failed to get proc addr for function." << endl;
return 4;
}

// 打开ping服务
HANDLE hIP = pIcmpCreateFile();
if (hIP == INVALID_HANDLE_VALUE) {
cerr << "Unable to open ping service." << endl;
return 5;
}

// 构造ping数据包
char acPingBuffer[64];
memset(acPingBuffer, '\xAA', sizeof(acPingBuffer));
PIP_ECHO_REPLY pIpe = (PIP_ECHO_REPLY)GlobalAlloc( GMEM_FIXED |
GMEM_ZEROINIT,
sizeof(IP_ECHO_REPLY) + sizeof(acPingBuffer));
if (pIpe == 0) {
cerr << "Failed to allocate global ping packet buffer." << endl;
return 6;
}
pIpe->Data = acPingBuffer;
pIpe->DataSize = sizeof(acPingBuffer);

// 发送ping数据包
DWORD dwStatus = pIcmpSendEcho(hIP, *((DWORD*)phe->h_addr_list[0]),
acPingBuffer, sizeof(acPingBuffer), NULL, pIpe,
sizeof(IP_ECHO_REPLY) + sizeof(acPingBuffer), 5000);
if (dwStatus != 0) {
cout << "Addr: " <<
int(LOBYTE(LOWORD(pIpe->Address))) << "." <<
int(HIBYTE(LOWORD(pIpe->Address))) << "." <<
int(LOBYTE(HIWORD(pIpe->Address))) << "." <<
int(HIBYTE(HIWORD(pIpe->Address))) << ", " <<
"RTT: " << int(pIpe->RoundTripTime) << "ms, " <<
"TTL: " << int(pIpe->Options.Ttl) << endl;
}
else {
cerr << "Error obtaining info from ping packet." << endl;
}

// 关闭,回收资源
GlobalFree(pIpe);
FreeLibrary(hIcmp);
return 0;
}
==================主函数==================
int main(int argc, char* argv[])
{
WSAData wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData) != 0) {
return 255;
}

int retval = doit(argc, argv);

WSACleanup();
return retval;
}

==================头文件==================
icmpdefs.h
//ICMP.DLL 函数中需要的结构

typedef struct {
unsigned char Ttl; // Time To Live
unsigned char Tos; // Type Of Service
unsigned char Flags; // IP header flags
unsigned char OptionsSize; // Size in bytes of options
data
unsigned char *OptionsData; // Pointer to options data
} IP_OPTION_INFORMATION, * PIP_OPTION_INFORMATION;

typedef struct {
DWORD Address; // Replying address
unsigned long Status; // Reply status
unsigned long RoundTripTime; // RTT in milliseconds
unsigned short DataSize; // Echo data size
unsigned short Reserved; // Reserved for system use
void *Data; // Pointer to the echo data
IP_OPTION_INFORMATION Options; // Reply options
} IP_ECHO_REPLY, * PIP_ECHO_REPLY;

透析ICMP协议(一): 协议原理

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