计算机网络编程

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豫印
4 years ago
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1 计算机网络编程第 9 章发现网络中的活动主机信息工程学院方徽星 fanghuixing@hotmail.com

2 大纲设计目的相关知识例题分析

3 1. 设计目的 IP 协议缺少差错控制与查询机制 ICMP(Internet Control Message Protocol) 协议可以补充 IP 的功能通过封装发送接收与解析 ICMP 数据包了解 ICMP 包结构中各个字段的用途深入理解与认识 ICMP 协议的作用

4 2. 相关知识 ICMP 协议的基本概念 IP 协议缺少差错控制与查询机制源节点无法知道 IP 数据包是否到达目的节点目的节点也无法知道在传输过程中出现哪种错误互联网控制报文协议 (ICMP) 是为解决上述问题而设计的

5 2. 相关知识 ICMP 协议的基本概念 ICMP 协议是网络层的一个协议 ICMP 数据包不是直接传送给数据链路层, 而是封装成 IP 数据包再进行传送 IP 包头部中协议字段值为 1, 表示 ICMP 数据包 ICMP 头部 ICMP 数据 IP 头部 IP 数据

6 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型 ICMP 数据包类型差错通知报文查询报文目的不可达报文源主机抑制报文超时报文参数问题报文重定向报文回送请求与应答报文时间戳请求与应答报文地址掩码请求与应答报文路由器查询与通告报文

7 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型差错通知报文目的不可达报文当路由器无法为一个数据包找到路由或主机无法交付一个数据包时, 该数据包被丢弃然后由路由器或主机向源主机返回一个目的不可达报文

8 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型差错通知报文源主机抑制报文当路由器或主机因拥塞而丢弃数据包时, 它就向该数据包的发送方发送一个源主机抑制报文通知源主机, 数据包已被丢弃警告源主机, 在路径中的某处出现了拥塞, 因而必须放慢 ( 抑制 ) 发送过程

9 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型差错通知报文超时报文路由器发现数据包中生存时间字段减 1 之后变为 0, 就丢弃该数据包, 并向源主机发送一个超时报文当组成一个报文的所有分片未能在某时限内全部到达目的主机, 则丢弃已收到的所有分片, 并发送超时报文

10 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型差错通知报文参数问题如果路由器或者目的主机发现数据包首部中出现二义性或者在数据包的某个字段中缺少某个值, 就会丢弃这个数据包, 并向源主机返回一个参数问题报文

11 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型差错通知报文重定向报文主机 A 打算向主机 B 发送一个数据包, 应选路由器 R2 但 A 没有选 R2, 数据包被发送给路由器 R1 R1 在查找路由表后发现应把数据包发给 R2 R1 把数据包发给 R2, 并向 A 发送重定向报文,A 更新路由表

12 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型查询报文回送请求与应答报文回送请求报文可以由主机或路由器发送收到回送请求报文的主机或路由器发送回送应答报文回送请求和回送应答报文可被网络管理员用来检查 IP 协议的工作情况用回送请求和回送应答报文可测试某个主机的可达性通常是调用 ping 命令来实现的

13 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型查询报文时间戳请求与应答报文可以用来计算源点和终点主机之间的往返时间, 哪怕它们的时钟没有同步如果已知准确的单向经历时间, 则时间戳请求与应答报文可用来同步两个主机的时钟

14 2. 相关知识 ICMP 数据包的类型查询报文路由器查询与通告报文地址掩码请求与应答报文由动态主机配置协议 (DHCP) 完成

15 2. 相关知识 ICMP 数据包的结构类型 (8 位 ) 代码 (8 位 ) 头部校验和 (16 位 ) 数据部分 ( 由类型与代码字段共同决定 ) 类型 : 表示 ICMP 报文的基本类型 ; 例如,3 表示目的不可达报文,5 表示重定向报文

16 2. 相关知识 ICMP 数据包的结构代表 ICMP 报文的子类型类型 (8 位 ) 代码 (8 位 ) 头部校验和 (16 位 ) 数据部分 ( 由类型与代码字段共同决定 ) 类型代码功能描述 3( 目的不可达报文 ) 0 网络不可达 1 主机不可达 2 协议不可达

17 2. 相关知识 ICMP 数据包的结构类型 (8 位 ) 代码 (8 位 ) 头部校验和 (16 位 ) 数据部分 ( 由类型与代码字段共同决定 ) 头部校验和 : 用来检查 ICMP 包头部在传输中是否出错 ; 与 IP 头部校验和的计算方法相同

18 2. 相关知识 ICMP 回送请求与应答本章课题是判断网络中的主机状态, 使用 ICMP 的回送请求与应答报文类型 (8 或者 0) 代码 (0) 头部校验和标识符 (16 位 ) 序列号 (16 位 ) 可选数据由请求报文发送, 被回送报文重复类型 8: 回送请求类型 0: 回送应答标识符和序列号在协议中没有正式定义

19 2. 相关知识 ICMP 回送请求与应答源节点向目的节点发送 ICMP 回送请求后, 等待目的节点返回 ICMP 回送应答如果源节点在规定时间内收到应答信息, 则说明目的节点处于活动状态否则, 目的节点处于关闭或不应答状态

20 3. 例题分析设计要求根据协议规定的 ICMP 数据包的标准格式, 编写程序向目的主机发送 ICMP 回送请求解析目的主机返回的 ICMP 回送应答, 判断目的主机是否处于活动状态

21 3. 例题分析具体要求要求程序为命令行程序例如, 可执行文件名为 ScanHost.exe, 则程序的命令行格式为 : ScanHost host_addr 目的主机 IP 地址

22 3. 例题分析具体要求要求将目的主机状态显示在控制台上, 具体格式为 : 开始主机扫描目的主机 +IP 地址 : 活动状态 ( 或关闭状态 )

23 3. 例题分析关键问题 : 创建原始套接字 SOL_SOCKET: 表示在套接字级别上设置选项

24 3. 例题分析关键问题 : 创建原始套接字 SO_SNDTIMEO: 表示发送超时

25 3. 例题分析关键问题 : 创建原始套接字 SO_RCVTIMEO: 表示接收超时

26 3. 例题分析关键问题 : 定义 ICMP 头部的数据结构 typedef struct ICMP_Head { unsigned char Type;// 基本类型 (8 位 ) unsigned char Code;// 代码 (8 位 ) unsigned short HeadChecksum;// 校验和 (16 位 ) unsigned short Identifier;// 标识符 (16 位 ) unsigned short Sequence;// 序列号 (16 位 ) }icmp_head;

27 3. 例题分析关键问题 : 填充与发送 ICMP 包 // 填充 ICMP 数据包 char icmp_data[max_packet]; icmp_head *icmp_hdr; int icmpsize; memset(icmp_data, 0, MAXPACKET); // 全部初始化为 0 icmpsize = DEF_PACKET + sizeof(icmp_head); // 包长度 icmp_hdr = (icmp_head *) icmp_data; icmp_hdr -> Type = ICMP_ECHO; icmp_hdr -> Identifier = (unsigned short)getcurrentthreadid(); icmp_hdr -> HeadChecksum = checksum((unsigned short *) icmp_data, icmpsize);

28 3. 例题分析关键问题 : 填充与发送 ICMP 包 // 初始化目的地址 sockaddr_in dest; memset(&dest, 0, sizeof(dest)); dest.sin_family = AF_INET; dest.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); 将点分十进制的 IP 转换成一个长整数型数 typedef struct sockaddr_in { short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; } SOCKADDR_IN, *PSOCKADDR_IN, *LPSOCKADDR_IN;

29 3. 例题分析关键问题 : 填充与发送 ICMP 包 // 发送 ICMP 数据包 sendto( sock, // 套接字 icmp_data, // 缓冲区 icmpsize, // 缓冲区长度 0, // 发送标志 ( 默认值 ) (struct sockaddr *) &dest, // 目的地址 sizeof(dest) // 地址长度 );

30 3. 例题分析接收与解析 ICMP 包如果目的主机处于活动状态, 它会向源主机发送一个 ICMP 回送应答 // 初始化源地址 sockaddr_in from; int fromlen = sizeof(from); memset(&from, 0, fromlen); char * recvbuf = new char[max_packet+sizeof(ip_head)]; // 接收 ICMP 数据包 int nrecv = recvfrom(sock, recvbuf, MAX_PACKET + sizeof(ip_head), 0, (struct sockaddr *) &from, &fromlen);

31 3. 例题分析 // 解析 ICMP 数据包 ip_head * iphdr = (ip_head *) recvbuf; icmp_head * icmphdr; unsigned short ip_size = (iphdr->headlen & 0x0f) *4; icmphdr = (icmp_head *) (recvbuf + ip_size); // 判断 ICMP 报文类型 if(nrecv < ip_size + ICMP_MIN)// 长度非法 if(icmphdr->type!=icmp_echo_reply)// 不是回送应答 if(icmphdr->identifier!= (unsigned short) GetCurrentThreadId()) // 标识符不匹配

32 3. 例题分析程序流程图开始关闭原始套接字命令行参数是否正确? Y 1 N 填充与发送 ICMP 包接收与解析 ICMP 包套接字异步关闭结束套接字异步启动创建原始套接字设置发送 / 接收超时输出主机状态输出错误信息 1

33 3. 例题分析程序演示

34 本章小结设计目的 ICMP 可以补充 IP 协议功能理解 ICMP 协议的作用相关知识 ICMP 基本概念数据包类型结构 ICMP 回送请求与应答例题分析创建原始套接字 ICMP 头部数据结构填充发送接收与解析

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计算机网络编程第 11 章 TCP 数据包的封装与发送信息工程学院方徽星 fanghuixing@hotmail.com 大纲设计目的相关知识例题分析 1. 设计目的熟悉 TCP 包结构对于理解网络层次结构, 以及 TCP 协议与 IP 协议的关系有着重要意义通过封装与发送一个标准的 TCP 数据包, 了解 TCP 包结构中各字段的含义与用途深入理解传输层与下面各层的关系 2. 相关知识