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发现网络中的活动主机--计算机网络课程设计.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.16M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    计算机网络课程设计 一、设计内容及设计要求 1.1 课程设计内容： 利用 ICMP 数据包，通过使用 ICMP 的回送和回送响应消息来确定当前网络中处于活动 状态的主机，即 ping 消息的请求和应答，将发送的 ICMP 的数据包类型设置为回送请求（类 型号为 8），并显示在标准输出上。用命令行形式运行：scanhost Start_IP End_IP，其中 scanhost 为程序名；Start_IP 为被搜索网段的开始 IP；End_IP 为被搜索网段的结束 IP 地址。 1.2 课程设计目的： IP 协议的优点是简单，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在红处于活动状态的主机，这时 可以通过 ICMP 的回送和回送响应消息来完成这项工作。这课程设计的目的就是编制程序， 利用 ICMP 数据包，发现网络中的活动主机,即 ping 消息的请求和应答。通过课程设计，熟 悉 ICMP 报文的结构，对 ICMP 协议有更好的理解和认识，培养综合运用网络知识解决实际 问题能力。 1.3 课程设计要求： 设计程序，其功能是发送 ICMP 数据包，以获取指定望段中的活动主机，并将结果显示 在标准输出设备上程序的具体要求如下： 1．用命令形式运行 scanhost 为程序名；start_ip 为被搜索网段；end_ip 为被搜索网段的结束 IP 地址。如在 命令行输入 scanhost 192.168.0.1 192.168.0.100 2．输出格式 活动主机 1 的 IP 地址 活动主机 2 的 IP 地址 活动主机 n 的 IP 地址 二、总体设计 2.1 设计原理 首先对 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 如图所示：
    IP 数据报 IP 首部 ICMP 报文 ICMP 报文的格式如图所示： 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） 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 0 3 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 描 述 回送响应（PING 应答） 目的不可达 网络不可达 主机不可达 协议不可达 端口不可达 需要进行分片但设置了禁止分片比特 源主机选择路由失败 无法识别目的网络 无法识别目的主机 源主机被隔离 目的网络被禁止 目的主机被禁止 由于服务类型（TOS），网络不可达 由于服务类型（TOS），主机不可达 由于过滤，通信被强行禁止 主机越权 优先权终止生效
    4 5 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 0 1 2 3 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 源端被关闭（基本流控制） 重定向 对网络重定向 对主机重定向 对服务类型和网络重定向 对服务类型和主机重定向 回送请求（PING 请求） 路由器通告 路由器请求 超时 传输期间生存期减为 0 数据报组装期间生存期减为 0 参数问题 各种 IP 头部错误 缺少必须的选项 时间戳请求 时间戳应答 信息请求（已作废） 信息应答（已作废） 地址掩码请求 地址掩码应答 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）。 本程序使用的原始套接字生成 ICMP 请求/应答报文来进行活动主机的探查。这个程序 使用的是回送请求和应答消息。程序的大致思想是把 ICMP 的数据报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，那么使用位于这个 IP 地址的主机上的 TCP/IP 软件就能接受到这个 ICMP 回送请求，从而返回一个 ICMP 回送请 求（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，那么发送的 ICMP 回送请求在设定的延时 内就不可能得到响应。
    2.2 概要设计 主程序流程图 开 始 构造原始套接字，并初始化 建立并初始化木的主机的 Sockaddr_in 数据结构 dest 起始 IP 地址->start_ip ip 结束 IP 地址->end 将 start_ip 填入到 dest 中 Y start_ip< = end ip? Y 等待一定时间 线程数目太多？ N 创建一个线程并执行 start_ip ++ Y 等待一定时间 还有线程在执行? N 结 束 子线程流程图
    开 始 填充 ICMP 数据报 发送数据报 接受数据报 去掉 IP 头,获取 ICMP 信息 数据包太短? 不是回送响应? ID 不符合？ N N N 数据库中的 IP 地址 结 束 Y Y Y 三、详细设计及代码 3.1 ICMP 报文分析 ICMP 是一种差错和控制报文协议，用于传输错误报告和控制信息。 ICMP 报文分为头部和数据部分。ICMP 报文封装在 IP 数据报中传输。IP 报头中的类型 为 1 时，表示报文的数据部分为 ICMP 报文。虽然 ICMP 报文由 IP 报文传输，但是并不能
    认为 ICMP 是 IP 的上层协议，而是 IP 协议的有机补充。把 ICMP 报文放在 IP 包中，是要 利用 IP 的转发功能。 类型（TYPE）是一个字节，表示 ICMP 消息的类型。代码（CODE）也是一个字节， 表示报文类型的下一步信息。校验和共有两个字节，提供对整个 ICMP 报文的校验和（和 IP 报文类型的进一步信息）。校验和共两个字节，提供对整个 ICMP 报文的校验和。按照协议 的功能来分，ICMP 报文可以分为 [1]. ICMP 差错报文 包括目的不可达报告，超时报告，参数出错报告。 [2] .ICMP 控制报文 包括拥塞控制和源抑制报文，路游控制和重定向报文 [3] .ICMP 测试报文 包括请求应答报文，时戳请求应答报文。 本课程设计就是使用 ICMP 请求/应答报文来测试目的主机是否存在,请求者想某特定的 主机发送请求，其中包含任选的数据。目的主机收到请求后，发送应答报文。在同一时刻， 一台机器可以同时向多台主机发送请求报文。ICMP 报文格式如图所示： 类型 代码 校 验 和 数据区（变长） ICMP 回送报文格式如下图所示： 类型（8,0） 码（0） 校验和 标志位 序号 任选数据 3.2 程序功能分析
    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 请求与应答信息。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，那么使用位于这个 IP 地址的主机 上的 TCP/IP 软件就能够接受到这个 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，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，那么发送的 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 找活动的主机可能很多，为节省时间可以采用多线程编程。结合核心代码对程序的具体进行 分析。 3.2.1 使用原始套接字 为了实现发送/监听 ICMP 抱文，必须使用原始套接字，创建原始套接字的代码如下： SOCKET sockraw; sockraw=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,wsa_flag_overlapp ed); 在 WSASocket 函数中，我们使用 IPPROTO_ICMP 表示接受 ICMP 数据包，为了使用发 送 接 受 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 函数设置读取迟延。在 setsockopt 函数中， sockraw 是之前创建的原始套接字，设置 SOL_SOCKET 表明使用基本套接字处理 ICMP 抱 文。设置 SO_RCVTIMEO 表示使用接受超时设置，SOSNDTIMEO 表示使用发送超时设置， 在这里，超时时间均设置为 1000ms。 3.2.2 定义 IP 头部的数据结构 typedef struct iphdr{ unsigned int headlen:4; //ip 头长度 unsigned int wersion:4; //ip 版本号 unsigned char tos; //服务类型 unsigned short totallen; //ip 包总长度 unsigned short id; unsigned short flag; //ip 号 //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 ip unsigned int destip; //目的 ip }IpHeader; 3.2.3 定义 ICMP 头部数据结构 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，保存与特定 ICMP 报文类型相关的细节信息 USHORT checksum; //校验和 USHORT id; USHORT seq; //ICMP 报文 id 号 //ICMP 数据报的序列号 }Icmpheader; 3.2.4 填充并发送请求类型的 ICMP 报文 #define ICMP_ECHO 8 //请求回送 #define DEF_PACKET_SIZE 32 //缺省数据报长度 #define MAX_PACKET 1024 //最大数据报长度 #char icmp_data[MAX_PACKET]; //ICMP 数据报最大可能长度 Memset(icmp_data,0, MAX_PACKET) //将数据报清空初始化 Int datasize=DEF_PACKET_SIZE; //ICMP 数据报报文体的额缺省长度 Datasize+=sizeof(icmpHeader)； //加上 ICMP 数据头部 icmp_header *icmp_hdr; char *datapart; icmp_hdr=(icmpheader*)icmp_data; icmp_hdr->type=icmp_echo; //设置类型 icmp_hdr->id=(ushort)getcurrentthreadid(); //设置其 ID 号为当前线程号 datapart=icmp_data+sizeof(icmpheader); //计算出 ICMP 数据报的数据部分 memset(datapart,'A',datasize-sizeof(icmphearder)); //填入数据
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