TCP IP协议 ICMP协议分析与设计041440516董迎顺

长春大学计算机学院网络工程专业TCP/IP协议实验报告备注：实验包括基本技能、进阶技能和创新技能，如果没有创新技能方案则最高分为90分，实验名称：实验三ICMP协议分析与设计班级：网络五班姓名：董迎顺学号：041440516实验地点：机房日期：2015-11-25一、实验目的：1．掌握使用Ethereal工具对ICMP协议进行抓包分析的方法。

2．理解不同类型ICMP报文的具体意义。

3．通过实验，进一步了解ICMP协议。

二、基本技能实验内容、要求和环境：【实验环境】1．安装Windows2000/2003Server/XP操作系统的PC计算机一台。

2．每台PC具有一块以太网卡，通过双绞线与局域网相连。

3．每台PC运行网络协议分析软件Ethereal或Wireshark。

【实验内容】1、分析ping程序使用的ICMP信息包启动Ethereal协议分析工具，选择“Capture”→“Start”，开始数据包的抓取，接下来点击“开始”菜单，在运行中输入“cmd”，进入Windows系统的命令行模式，在命令行模式下输入“ping –n 10 目标IP地址”，ping结束后，停止Ethereal抓包程序，并在Ethereal中的“Filter”域中输入关键字“ICMP”，点击“Apply”按钮，将非ICMP数据包过滤掉。

在中间窗口的“Internet Protocol”中可以看到，协议号为01，表明是一个ICMP格式的数据包。

查看数据包内容窗口中的“Internet Control Message Protocol”，可以看到该ICMP数据包的协议类型为8(Type 8)，代码为0(Code 0)，表明是一个ICMP请求(Request)数据包。

请注意其他字段“Identifier”，“Sequence number”和“Data”的内容。

分析查看这些ICMP协议数据包，回答以下问题：(1)本机的IP地址是多少？目标主机的IP地址是多少？(2)为什么ICMP协议数据包没有源端口号和目的端口号？(3)查看本机发送的每个Request数据包，回答这些ICMP数据包的类型号(Type)和代码(Code)是多少？这些ICMP数据包中的其他字段有哪些？“Checksum”、“Sequence”和“Identifier”字段分别占多少字节？(4)查看回复的Reply数据包，它们的类型号(Type)和代码(Code)是多少？这些ICMP数据包中还有其他哪些字段？“Checksum”、“Sequence”和“Identifier”字段分别占多少字节2、分析traceroute程序使用的ICMP信息包启动Ethereal协议分析工具，选择“Capture”→“Start”，开始抓取数据包。

然后点击“开始”菜单，在运行中输入“cmd”，进入Windows系统的命令行模式，在命令行模式下输入“tracert 某域名”，tracert命令结束后，停止Ethereal抓包程序，并在Ethereal中的“Filter”域中输入关键字“ICMP”，点击“Apply”按钮，将非ICMP数据包过滤掉。

分析查看这些ICMP协议数据包，回答以下问题：(1)本机的IP地址是多少？目标主机的IP地址是多少？(2)查看echo数据包，与ping所使用的ICMP包比较一下，看看是否相同，有什么区别？【实验指导】ICMP是Internet Control Message Protocol(Internet控制报文协议)的缩写，是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在主机和路由器之间传递控制消息。

控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由器是否可用等网络本身的消息。

由于IP网络的不可靠并且不能保证信息传递，因此当发生问题时，通知发送者是很重要的。

ICMP协议提供有关阻止数据包传递的网络故障问题反馈信息的机制，它让TCP等上层协议能够意识到数据包没有送达目的地，ICMP协议提供一种查出灾难性问题的方法。

这些灾难性的问题包括“TTL Exceeded”(超过生存时间)和“需要分更多的数据段”等。

ICMP协议不报告IP校验失败等常见的问题。

这是因为假定TCP或者其他可靠的协议能够处理这类数据包损坏的问题。

而且，如果使用UDP等不可靠的协议，我们就不应理会较小数量的数据损失。

反之，如果网络有问题则需要立即报告。

例如，当IP的TTL值(IP生存时间)将达到零，这就可能是网络的某个部分发生了路由环路问题，这样将没有任何数据包能发送到目的地。

端点系统需要了解这些类型的故障。

ICMP是一种发送各种消息，用于报告网络状态的协议，而非仅仅是简单的ping(连通性测试程序)。

回应请求(Echo Request)仅是ICMP协议提供的众多消息之一。

Ping 信息可以被过滤掉。

但是，大多数ICMP消息类型是IP、TCP和其他协议正常运行所需要的。

ICMP协议本身非常复杂。

每一种类型的ICMP消息也称“主要类型(Major Type)”，它拥有自己的“子类型编码(Minor Codes)”。

ICMP协议工作在第3层，因此，它能够在互联网上路由。

一个ICMP数据包实际上就是一个IP数据部分包含ICMP协议数据的IP数据包。

每一个ICMP消息都将包含引发这条ICMP消息的数据包的完全IP包头，这样端点系统就会知道实际上哪一个数据包没有发送到目的地。

ICMP协议消息包含不会变化的3个字段，随后是ICMP数据，然后是引发此消息的源IP数据包包头。

不会变化的3个字段中，第1个字段包含ICMP类型(主要类型)、第2个字段包含了类型代码、第3个字段是ICMP消息校验值。

ICMP协议在某些情况下不会发送错误信息。

ICMP不会对ICMP信息做出响应。

如果ICMP 回应其他ICMP消息，这些消息的数量会爆炸性增长而演变为一场ICMP消息风暴。

为了防止出现广播风暴，ICMP消息也不会回应一个广播或者多播地址。

各种ICMP的报文格式如下：目的不可达报文类型：3代码：0至12检验和未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节∙源端抑制报文类型：4代码：0检验和未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节∙超时报文类型：11代码：0或1检验和未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节∙参数问题类型：12代码：0或1检验和指针未使用（全0）收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节∙改变路由类型：5代码：0到3检验和目标路由器IP地址收到的IP数据报的一部分，包括IP首部以及数据报数据的前8个字节∙回送请求和回答类型：8或0代码：0检验和标识符序号由请求报文发送；由回答报文重复∙时间戳请求和回答类型：13或14代码：0检验和标识符序号原始时间戳接收时间戳发送时间戳∙地址掩码请求和回答类型：17或18代码：0检验和标识符序号地址掩码∙路由询问和通告类型：10代码：0检验和标识符序号类型：9代码：0检验和地址数地址项目长度寿命路由器地址1优先级1路由器地址2优先级2...三、基本技能实验结果与分析：1（1）在cmd中输入ipconfig查看本机ip目标主机ip通过ping命令看是否能ping通（2）ICMP是:Internet 控制信息协议（ICMP）是IP 组的一个整合部分。

通过IP 包传送的ICMP 信息主要用于涉及网络操作或错误操作的不可达信息。

ICMP 包发送是不可靠的，所以主机不能依靠接收ICMP 包解决任何网络问题。

ICMP不象TCP或UDP有端口，但它确实含有两个域：类型(type)和代码(code)。

而且这些域的作用和端口也完全不同。

Ping用到的是ICMP 协议。

不是端口。

（3）在cmd中输入ping –n 10 192.168.31.197在wireshark中抓取icmp数据包随便找一个icmp的request包分析一下可以看见ICMP数据包的协议类型为8(Type 8)，字节为1bit；代码为0(Code 0)，字节为1bit；表明是一个ICMP请求(Request)数据包。

“Identifier”为0x0001 ，字节为2bit。

“Sequence number”为15（0x000f），字节为2bit；“Data”的为32bit的长度（4）查看回复的Reply数据包可以看见type类型是8,字节为bit。

Code为0；表明是一个ICMP reply数据包；identifier 为0x0001，字节为2bit ，Sequence number”为11（0x000b），字节为2bit；“Data”的为32bit 的长度。

其他字段：checksum：0x5550；sequence number（le）2（1）在cmd中输入ipconfig 显示本机的ip地址是192.168.31.113目标主机的IP地址是119.75.217.109（百度）（2）在命令行模式下输入“tracert 某域名”，在wieshark中抓icmp查看echo数据包四、进阶技能的任务与要求设计一个程序，实现类似ping命令的功能。

五、进阶技能的规划设计与步骤#include<WinSock2.h>#include<stdio.h>#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")#include<WS2tcpip.h>//#include<string.h>//定义一个结构体，来表示ICMP报文的头。

typedef struct icmp_head{unsigned char icmp_type;//消息类型unsigned char icmp_code;//代码unsigned short icmp_checksum; //校验和DWORD icmp_id; //请求id号，进程号DWORD icmp_sequence; //序列号DWORD icmp_timestamp; //时间戳}ICMP_HEAD, *PICMP_HEAD;//计算校验和的通用算法unsigned short checksum(PICMP_HEAD picmp, int leng) {long sum = 0;unsigned short *pusIcmp = (unsigned short *)picmp;while (leng > 1){sum += *(pusIcmp++);if (sum & 0x8000000){sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);}leng -= 2;}if (leng){sum += *(unsigned char *)pusIcmp;}while (sum >> 16){sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);}return (unsigned short)~sum; //取反}int main(int argc, char **argv){WSADATA wsaData;SOCKET client; //原始套接字SOCKADDR_IN destAddr;struct hostent * host = NULL;int nTimeOut = 1000;char szSendBuffer[sizeof(ICMP_HEAD) + 32] = { 0 }; //定义ICMP报文的发送缓冲区char szRecvBuffer[1024];PICMP_HEAD picmp = (PICMP_HEAD)szSendBuffer;//PICMP指向发送缓冲区if (argc < 2){printf("请输入目标主机的名称或者ip地址:\r\n");system("pause");return 1;}//加载动态连接库WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);//创建原始套接字client = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);if (client == INVALID_SOCKET){printf("SOCKET()失败！错误码：%d\n", WSAGetLastError());system("pause");}//设置接收超时时间setsockopt(client, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char *)&nTimeOut, sizeof(nTimeOut));//设置目标主机的地址host = gethostbyname(argv[1]);if (host == NULL){printf("主机名解析失败！\n");system("pause");return 1;}destAddr.sin_family = AF_INET;destAddr.sin_addr.S_un.S_addr = *((unsigned long *)host->h_addr);destAddr.sin_port = htons(0);//ICMP报文的封装//ICMP_HEAD封装picmp->icmp_type = 8;picmp->icmp_code = 0;picmp->icmp_checksum = 0;picmp->icmp_id = GetCurrentProcessId();//封装数据memcpy((szSendBuffer + sizeof(ICMP_HEAD)), "AQWERTYUIOPPASDFGHJKLZXCVBNM", 32);//计算校验和picmp->icmp_checksum = checksum((PICMP_HEAD)szSendBuffer, sizeof(szSendBuffer));//向目标主机发送ICMP报文并接受回射ICMP报文struct sockaddr_in fromAddr;int sizeFrom = sizeof(SOCKADDR_IN);memset(szRecvBuffer, 0, 1023);//向目标主机发送ICMP报文int sendBytes = sendto(client, szSendBuffer, sizeof(szSendBuffer), 0, (SOCKADDR *)&destAddr,sizeof(destAddr));if (sendBytes == SOCKET_ERROR){printf("发送错误：错误代码%d\n", WSAGetLastError());system("pause");return1;}else{printf("发送ICMP报文成功！发送的字节数：%d\n", sendBytes);}//从目标主机接收回射的ICMP报文int reciveBytes = recvfrom(client, szRecvBuffer, sizeof(szRecvBuffer), 0, (SOCKADDR *)&fromAddr,&sizeFrom);if (reciveBytes == SOCKET_ERROR){printf("接收错误：错误码%d\n", WSAGetLastError());system("pause");return 1;}else{printf("接收成功！收到的字节数：%d\n", reciveBytes);PICMP_HEAD PTEMP = (PICMP_HEAD)szRecvBuffer + 20;//跳过报文的ip头部DWORD t2 = GetTickCount();int time = t2 - picmp->icmp_timestamp;//经过的时间int datalen = reciveBytes - 20 - sizeof(ICMP_HEAD);//发送的字节数if (strcmp(inet_ntoa(fromAddr.sin_addr), inet_ntoa(destAddr.sin_addr)) == 0)//保持地址一致{printf("来自%s的回复：字节=%d 时间=%d ms\n", inet_ntoa(destAddr.sin_addr), datalen, time);}}system("pause");return 0;}六、进阶技能实验结果与分析该代码不完善,有bug,在调试的时候有时可以出结果,有时候不显示七：思考题：1．ICMP的用途是什么？答：它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。