发现网络中的活动主机--计算机网络课程设计

计算机网络课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一、设计内容及设计 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 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 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 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 描 述 0 0 回送响应（PING应答） 3 目的不可达 0 网络不可达 1 主机不可达 2 协议不可达 3 端口不可达 4 需要进行分片但设置了禁止分片比特 5 源主机选择路由失败 6 无法识别目的网络 7 无法识别目的主机 8 源主机被隔离 9 目的网络被禁止 10 目的主机被禁止 11 由于服务类型（TOS），网络不可达 12 由于服务类型（TOS），主机不可达 13 由于过滤，通信被强行禁止 14 主机越权 15 优先权终止生效 4 0 源端被关闭（基本流控制） 5 重定向 0 对网络重定向 1 对主机重定向 2 对服务类型和网络重定向 3 对服务类型和主机重定向 8 0 回送请求（PING请求） 9 0 路由器通告 10 0 路由器请求 11 超时 0 传输期间生存期减为0 1 数据报组装期间生存期减为0 12 参数问题 0 各种IP头部错误 1 缺少必须的选项 13 0 时间戳请求 14 0 时间戳应答 15 0 信息请求（已作废） 16 0 信息应答（已作废） 17 0 地址掩码请求 18 0 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 子线程流程图 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 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 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_overlapped); 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; //ip号 unsigned short flag; //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; //ICMP报文id号 USHORT seq; //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 (（IcmpHeader*）icmp_data)->seq=0; //序列号 (（IcmpHeader*）icmp_data)->check_sum=0; //先将检验和置0 (（IcmpHeader*）icmp_data)->checksum=checksum(USHORT*) icmp_data,data_size); Checksum 为计算校验和的函数，设校验和初值为0，然后对数据每16位求异或，结果取反，便得校验和。其代码如下： USHORT checksum(USHORT * buffer, int size) //计算校验和 { unsinged long cksum=0; while (size>1) { cksum+=*buffer++; size-=sizeof(ushort); } if(size) { cksum+=*(uchar)buffer; } cksum=(cksum>>16)+(cksum&0xffff); cksum+=(cksum>>16); return (ushort)(-cksum); } 填充ICMP报文之后，应在ICMP报文之前加上IP报头并发送出去。可调用下面的代码发送数据包。注意，这里的dest是填入目的主机的IP地址的一个sockaddr_in数据结构，IP_STRING是目的的主机的IP地址字符串。 Struct sockaddr_in_dest; Dest.sin_family=AF_INET; Dest.sin_addr.s_addr=inet_addr(IP_STRING); Sendto(sockraw,icmp_data,datasize,0,(sockaddr*)&dest,size of(dest)); 3.2.5解析数据包 如果所ping的目的主机存在，那么它会发出一个回送应答包。这是一个IP包，受到后解析此数据包并获得其中的ICMP信息。根据IP报头信息中的IP报头长度字段，就可以得到ICMP报文的真实地址。ICMP数据包中的IP地址就是活动主机的IP。代码分析如下： #define ICMP_MIN 8 #define MAX_PING_PACKET_SIZE(MAX_PACKET+sizeof(IpHeader)) char *recvbuf=new[MAX_PING_PACKET_SIZE]; struct sockaddr_in dest,from,end; int formlen=sizeof(from); int bytes=recvfrom（sockraw，recvbuf，MAX_PACKET,0,(Struct sockaddr*)&from,&fromlen） ipheader *iphdr; icmpheader *icmphdr; unsigned short iphdrlen; iphdr=(ipheader*)buf; iphdrlen=iphdr->headlen*4; //IP报头的长度 icmphdr=(icmpheader *)(buf+iphdrlen); //跳过IP头 //数据包太短 丢弃 if(bytestype!=icmp_echo_reply) return; //ID不相符，丢弃 if(icmphdr->id!=(USHORT)getcurrentthreadid()) return; //输出正在使用的IP地址 cout<<"活动主机"<sin_addr)< #include #include #include #include #include //THE IP HEADER 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; //ip号 unsigned short flag; //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; //ICMP HEADER 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 //节信息 USHORT checksum; //校验和 USHORT id; //ICMP报文id号 USHORT seq; //ICMP数据报的序列号 }Icmpheader; #define ICMP_ECHO 8 //请求回送 #define ICMP_ECHO_REPLY 0 //请求回应 #define ICMP_MIN 8 //ICMP包头长度（最小ICMP包长度） #define STATUS_FAILED 0xFFFF //错误码 #define DEF_PACKET_SIZE 32 //缺省数据报长度 #define MAX_PACKET 1024 //最大数据报长度 #define MAX_PING_PACKET_SIZE (MAX_PACKET + sizeof(IpHeader)) //最大接受数据报长度 void fill_icmp_date(char * ,int); //填充ICMP包 USHORT checksum(USHORT *,int); //校验和函数 void decode_resp(char*,int,struct sockaddr_in *); //找到此数据报IP地址 DWORD WINAPI FindIp(LPVOID pipaddrtemp); //线程调用子函数 //scanhost.cpp #include "scanhost.h" WSADATA wsadata; SOCKET sockraw; struct sockaddr_in dest, from,end; int fromlen = sizeof(from); char * recvbuf = new char[MAX_PING_PACKET_SIZE]; unsigned int addr = 0; long threadnumcounter = 0, threadnumlimit = 20; long *aa = &threadnumcounter; void main(int argc, char *argv[]) { if(argc != 3) { cout<<"输入格式错误：scanhost start_ip end_ip"< threadnumlimit) { Sleep(5000); continue; } DWORD Threadid; sockaddr_in * pipaddrtemp = new(sockaddr_in); if(!pipaddrtemp) { cout<<"memory alloc failed"<type = ICMP_ECHO; icmp_hdr->id = (USHORT)GetCurrentThreadId(); datapart = icmp_data + sizeof(Icmpheader); memset(datapart, 'A', datasize - sizeof(Icmpheader)); } void decode_resp(char *buf, int bytes, struct sockaddr_in *from) { IpHeader *iphdr; Icmpheader *icmphdr; unsigned short iphdrlen; iphdr = (IpHeader *)buf; iphdrlen = iphdr->headlen * 4; icmphdr = (Icmpheader *)(buf + iphdrlen); //数据包太短 丢弃 if(bytes < iphdrlen + ICMP_MIN) return; if(icmphdr->type != ICMP_ECHO_REPLY) return; if(icmphdr->id != (USHORT)GetCurrentThreadId()) return; cout<<"活动主机"<sin_addr)< 1) { cksum += *buffer++; size -= sizeof(USHORT); } if(size) { cksum += *(UCHAR*)buffer; } cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff); cksum += (cksum >> 16); return (USHORT)(~cksum); } DWORD WINAPI FindIp(LPVOID pipaddrtemp) { InterlockedIncrement(aa); char icmp_data[MAX_PACKET]; memset(icmp_data, 0, MAX_PACKET); int datasize = DEF_PACKET_SIZE; datasize += sizeof(Icmpheader); fill_icmp_data(icmp_data, datasize); ((Icmpheader* )icmp_data)->checksum = 0; ((Icmpheader* )icmp_data)->seq = 0; //计算校验和后填入 ((Icmpheader* )icmp_data)->checksum = checksum((USHORT* )icmp_data, datasize); int bwrote = sendto(sockraw, icmp_data, datasize, 0, (struct sockaddr* )pipaddrtemp, sizeof(dest)); int n = 0; if (bwrote == SOCKET_ERROR) { if(WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT) { cout<<"timed out"<start_ip 结束IP地址->end ip 将start_ip填入到dest中 start_ip< = end ip? 线程数目太多？ 创建一个线程并执行 start_ip ++ 还有线程在执行? 结 束 等待一定时间 N Y Y N 等待一定时间 Y 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？ 数据库中的IP地址 结 束 Y Y Y N N N