ICMP原理与代码及分析
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一、 ICMP协议简介
ICMP全称Internet Control Message Protocol，中文名为因特网控制报文协议。它工作在OSI的网络层，向数据通讯中的源主机报告错误。ICMP可以实现故障隔离和故障恢复。网络本身是不可靠的，在网络传输过程中，可能会发生许多突发事件并导致数据传输失败。网络层的IP协议是一个无连接的协议，它不会处理网络层传输中的故障，而位于网络层的ICMP协议却恰好弥补了IP的缺限，它使用IP协议进行信息传递，向数据包中的源端节点提供发生在网络层的错误信息反馈。ICMP的报头长8字节，结构如图1所示。
比特0 7 8 15 16 比特31
类型（0或8） 代码（0） 首部其余部分（未使用） 数据 （图1 ICMP报头结构）
类型：标识生成的错误报文，它是ICMP报文中的第一个字段；
代码：进一步地限定生成ICMP报文。该字段用来查找产生错误的原因； 校验和：存储了ICMP所使用的校验和值。 未使用：保留字段，供将来使用，起值设为0
数据：包含了所有接受到的数据报的IP报头。还包含IP数据报中前8个字节的数据；
检验和 ICMP协议提供的诊断报文类型如表1所示。
种类 差错报文 类型 3 4 11 12 5 查询报文 8或0 13或14 17或18 10或9 描述 目的端不可达 源点抑制 超时 参数问题 改变路由 回显请求或应答 时间戳请求或应答 地址掩码请求或应答 路由询问和通告 （表1 ICMP诊断报文类型）
ICMP提供多种类型的消息为源端节点提供网络层的故障信息反馈，它的报文类型可以归纳为以下5个大类：
诊断报文（类型8，代码0；类型0，代码0）； 目的不可达报文（类型3，代码0-15）； 重定向报文（类型5，代码0-4）；
超时报文（类型11，代码0-1）； 信息报文（类型12-18）。
二、编程实现发送ICMP协议数据包
代码功能：实现发送ICMP协议数据包，从而实现DOS下ping命令功能。
1.代码简要分析
代码执行步骤：
（1） 创建协议类型为IPPROTO_ICMP的原始套接字，设置套接字的属性。 （2） 创建并初始化ICMP封包。
（3） 调用sendto函数向远程主机发送ICMP的请求。 （4） 调用recvfrom函数接受ICMP响应。 初始化ICMP头时先初始化消息的类型和代码域，之后应该是回显请求头。程序首先定义了ICMP头的数据结构ICMP_HDR。
typedef struct icmp_hdr {
unsigned char icmp_type; // 消息类型 unsigned char icmp_code; // 代码 unsigned short icmp_checksum; // 校验和 // 下面是回显头
unsigned short icmp_id; // 用来惟一标识此请求的ID号，通常设置为进程ID unsigned short icmp_sequence; // 序列号 unsigned long icmp_timestamp; // 时间戳 } ICMP_HDR, *PICMP_HDR;
2.完整代码及解析
#include \"../common/initsock.h\" #include \"../common/protoinfo.h\" #include \"../common/comm.h\" #include typedef struct icmp_hdr { unsigned char icmp_type; // 消息类型 unsigned char icmp_code; // 代码 unsigned short icmp_checksum; // 校验和 // 下面是回显头 unsigned short icmp_id; // 用来惟一标识此请求的ID号，通常设置为进程ID unsigned short icmp_sequence; // 序列号 unsigned long icmp_timestamp; // 时间戳 } ICMP_HDR, *PICMP_HDR; int main() { // 目的IP地址，即要Ping的IP地址 char szDestIp[] = \"192.168.1.104\"; // 127.0.0.1 // 创建原始套节字 SOCKET sRaw = ::socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP); // 设置接收超时 SetTimeout(sRaw, 1000, TRUE); // 设置目的地址 SOCKADDR_IN dest; dest.sin_family = AF_INET; dest.sin_port = htons(0); dest.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(szDestIp); // 创建ICMP封包 char buff[sizeof(ICMP_HDR) + 32]; ICMP_HDR* pIcmp = (ICMP_HDR*)buff; // 填写ICMP封包数据 pIcmp->icmp_type = 8; // 请求一个ICMP回显 pIcmp->icmp_code = 0; pIcmp->icmp_id = (USHORT)::GetCurrentProcessId(); pIcmp->icmp_checksum = 0; pIcmp->icmp_sequence = 0; // 填充数据部分，可以为任意 memset(&buff[sizeof(ICMP_HDR)], 'E', 32); // 开始发送和接收ICMP封包 USHORT nSeq = 0; char recvBuf[1024]; SOCKADDR_IN from; int nLen = sizeof(from); while(TRUE) { static int nCount = 0; int nRet; if(nCount++ == 4) break; pIcmp->icmp_checksum = 0; pIcmp->icmp_timestamp = ::GetTickCount(); pIcmp->icmp_sequence = nSeq++; pIcmp->icmp_checksum = checksum((USHORT*)buff, sizeof(ICMP_HDR) + 32); nRet = ::sendto(sRaw, buff, sizeof(ICMP_HDR) + 32, 0, (SOCKADDR *)&dest, sizeof(dest)); if(nRet == SOCKET_ERROR) { printf(\" sendto() failed: %d \\n\ return -1; } nRet = ::recvfrom(sRaw, recvBuf, 1024, 0, (sockaddr*)&from, &nLen); if(nRet == SOCKET_ERROR) { if(::WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT) { printf(\" timed out\\n\"); continue; } printf(\" recvfrom() failed: %d\\n\ return -1; } // 下面开始解析接收到的ICMP封包 int nTick = ::GetTickCount(); if(nRet < sizeof(IPHeader) + sizeof(ICMP_HDR)) { printf(\" Too few bytes from %s \\n\} // 接收到的数据中包含IP头，IP头大小为20个字节，所以加20得到ICMP头 ICMP_HDR* pRecvIcmp = (ICMP_HDR*)(recvBuf + 20); // (ICMP_HDR*)(recvBuf + sizeof(IPHeader)); if(pRecvIcmp->icmp_type != 0) // 回显 { printf(\" nonecho type %d recvd \\n\ return -1; } if(pRecvIcmp->icmp_id != ::GetCurrentProcessId()) { printf(\" someone else's packet! \\n\"); return -1; } printf(\" %d bytes from %s:\ printf(\" icmp_seq = %d. \ printf(\" time: %d ms\ printf(\" \\n\"); ::Sleep(1000); } return 0; } 三、代码结果分析 运行代码结果：（源地址：192.168.1.101 目的地址：192.168.1.104） DOS下使用ping命令 ping 192.168.1.104结果：（源地址：192.168.1.101 目的地址：192.168.1.104） 由图可以分析出代码实现功能与ping命令功能类似。即代码会构建一个固定格式的ICMP请求数据包，然后由ICMP协议将这个数据包连同地址“192.168.1.104”一起交给IP层协议，IP层协议将以地址“192.168.1.104”作为目的地址，本机IP地址192.168.1.101作为源地址，加上一些其他的控制信息，构建一个IP数据包，并想办法得到192.168.1.104的MAC地址（物理地址，这是数据链路层协议构建数据链路层的传输单元——帧所必需的），以便交给数据链路层构建一个数据帧。关键就在这里，IP层协议通过机器B的IP地址和自己的子网掩码，发现它跟自己属同一网络，就直接在本网络内查找这台机器的MAC,如果以前两机有过通信，在A机的ARP缓存表应该有B机IP与其MAC的映射关系，如果没有，就发一个ARP请求广播，得到B机的MAC,一并交给数据链路层。后者构建一个数据帧，目的地址是IP层传过来的物理地址，源地址则是本机的物理地址，还要附加上一些控制信息，依据以太网的介质访问规则，将它们传送出去。 主机B收到这个数据帧后，先检查它的目的地址，并和本机的物理地址对比，如符合，则接收；否则丢弃。接收后检查该数据帧，将IP数据包从帧中提取出来，交给本机的IP层协议。同样，IP层检查后，将有用的信息提取后交给ICMP协议，后者处理后，马上构建一个ICMP应答包，发送给主机A，其过程和主机A发送ICMP请求包到主机B一模一样。 由wireshark抓包，我们可以更清楚的看到两者的相似处。 Wireshark抓到代码的数据包：（源地址：192.168.1.101 目的地址：192.168.1.104） Wireshark抓到ping命令的数据包：（源地址：192.168.1.101 目的地址：192.168.1.104） 代码和ping命令都使用ICMP协议，并且都是源地址请求一次，目的地址回应一次。而且wireshark判断两者都实现ping功能。 如果是目的网络与主机网络不通 代码结果： Ping命令结果： 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容