透析ICMP协议(五): 应用篇路由追踪

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原创最新推荐文章于 2026-09-14 16:48:26 发布 1.7k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

ICMP的应用之路由追踪程序（Tracert）实现原理：Tracert 程序关键是对 IP 头部生存时间（time to live）TTL 字段的使用，程序实现是向目的主机发送一个 ICMP 回显请求报文，初始时 TTL 等于 1 ，这样当该数据报抵达途中的第一个路由器时，TTL 的值就被减为 0，导致发送超时错误，因此该路由生成一份 ICMP 超时差错报文返回给源主机。随后，主机将数据报的 TTL 值递增 1 ，以便 IP 报能传送到下一个路阅读详情

透析ICMP协议(五):
应用篇路由追踪
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这篇文章出自bugfree/优快云
平台: VC6 Windows XP

这篇文章本应该在三天之前写完, 但是由于众所周知的原因, 我在北大bbs上转了三天, 所以这么迟才发出. 由于的懒惰导致对大家的不便, 我表示深深的道歉.

原理简介:
--------
   通过前四节的介绍, 可能大家对ICMP的应用有了初步的了解. 不过开始本节之前我对ICMP协议再从宏观上做些介绍. 大家都知道ICMP是为于ISO的第三层---网络层。既是它同IP协议为于同一层，然而大家可能也只到，ICMP协议要用到IP协议，所以有一些书上说ICMP位ISO的第四层，那是错误的。同样这样那些书上这样画的的例子也是错误的，我就发现某外资通讯公司的资料上有这样两种错误的画法
   --------------------------
   | ICMP | TCP(SCTP) |
   --------------------------
   |         IP                 |
   --------------------------

   ---------------------------
   |...        | TCP(SCTP)   |
   ---------------------------
   | ICMP |   IP                |
   ----------------------------

其实如上的画法是错误的，正确地画法应为：
   ---------------------
   |...   | TCP(SCTP)   |
   ---------------------
   | ICMP |                 |
   ----------                |
   |       IP                  |
   ---------------------

接下来，让我们来说明怎样实现追踪路由的功能，大家通过我的第一节的阅读可能已经了解了超时报文的具体内容（参见透析ICMP协议(一): 协议原理）, 它在如果网关在处理数据报时发现生存周期域（ttl）为零，此数据报必须抛弃。网关同时必须通过超时信息通知源主机。这是它的报文的具体结构：
    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |     Type(11) |     Code(0/1) |          Checksum             |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                             unused                            |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |      Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram      |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

通过利用setsockopt()函数设置ICMP包的IP包头中的ttl字段便可以达到这种效果。具体过程如下，假设你的IP到达目标地址需要过n个路由器(n>1)。则
1. 初始化第一个ICMP包，并设置IP包头中的TTL为1，则得到第一个数据路由器发回的超时报文
2. 一般情况下：初始化第i(i<n)个ICMP包，并设置IP包头中的TTL为i，则得到第一个数据路由器发回的超时报文

剩下的问题为如何确定超时ICMP报文的路由器IP地址得到它的机器名的信息。这个问题可能很多读者都会求，用gethostbyaddr()可以得到答案。

经过理论的论证后，让我们看看如何实现。

具体实现:（具体如何初试化ICMP的数据包上节已有详细的介绍，这里只是补充路由追踪的代码）
--------
主要代码如下：

unsigned long ipback = 0; //超时报文的IP的初试值
unsigned long ms = 0; //超时值
struct hostent *hHost;
char m_address[256];

//直到找到目标主机，或达到最大跳数（HOPS）
while (ipback != ipfinal){
hHost = 0;

//对到目标主机中间的某个路由器发放ping的报文(ttl为1～N-1之间)
if (Ping(m_address,ttl,ipback,ms))
{
  sin.sin_family = AF_INET;
  sin.sin_addr.S_un.S_addr = ipback; // 由函数返回的IP地址
    // 查找主机名
  hHost = gethostbyaddr((char*)&sin.sin_addr, 4, PF_INET);
  //这里可以输出hHost的内容
}
ttl++;
if (ttl > MAX_HOPS) //达到最大跳数
{
  break;
}
}

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ping函数的代码
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int Ping(const char * host, int ttl, unsigned long& ipback, unsigned long& ms)
{
SOCKET sockRaw;
struct sockaddr_in dest,from;
struct hostent * hp;
int bread,datasize;
int fromlen = sizeof(from);
int timeout = 100;
char *dest_ip;
char *icmp_data;
char *recvbuf;
unsigned int addr=0;
const int MAX_PACKET = 1024;

//初始化Socket
sockRaw = WSASocket (AF_INET,
      SOCK_RAW,
      IPPROTO_ICMP,
      NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);

if (sockRaw == INVALID_SOCKET)
{
// 错误
}

// 设置IP包头的ttl字段
bread = setsockopt(sockRaw, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(int));
if(bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}

// 设置接受超时为100ms
bread = setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));
if(bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}

//禁止用Nagle算法缓存数据
bread = setsockopt(sockRaw, SOL_SOCKET, TCP_NODELAY, (const char*)&killnagle, sizeof(int));
if (bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}

timeout = 1000;
// 设置发送超时为100ms
bread = setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout,
sizeof(timeout));
if(bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}

//下面的代码生成ICMP包
memset(&dest,0,sizeof(dest));
hp = gethostbyname(host);
if (!hp)
{
  addr = inet_addr(host);
}
if ((!hp) && (addr == INADDR_NONE) )
{
  // 错误
}
if (hp != NULL)
  memcpy(&(dest.sin_addr),hp->h_addr,hp->h_length);
else
  dest.sin_addr.s_addr = addr;

//初始化dest
if (hp)
dest.sin_family = hp->h_addrtype;
else
dest.sin_family = AF_INET;

dest_ip = inet_ntoa(dest.sin_addr);

// 设置包长度
datasize = DEF_PACKET_SIZE;

// 计算包大小
datasize += sizeof(IcmpHeader);

icmp_data = (char *)new[MAX_PACKET]; //分配内存，可以用new 和 delete
recvbuf = (char *)new[MAX_PACKET];

if (!icmp_data)
{
// 释放内存，退出
}

if (!recvbuf)
{
// 释放内存，退出 }
}

memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);
fill_icmp_data(icmp_data,datasize); // 这个函数用来填充ICMP的数据包

int bwrote;
((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum = 0;
((IcmpHeader*)icmp_data)->timestamp = GetTickCount(); // 存入当前时间值
((IcmpHeader*)icmp_data)->i_seq = seq_no++;

// 计算校验和
((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum = checksum((USHORT*)icmp_data, datasize);

// 为了最后计算ICMP包回来的总时间
unsigned long tc = GetTickCount();
//发送数据包
bwrote = sendto(sockRaw,icmp_data,datasize,0,(struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest));

if (bwrote == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}
if (bwrote < datasize ) //发送字节数对否
{
}

// 接受数据包
bread = recvfrom(sockRaw,recvbuf,MAX_PACKET,0,(struct sockaddr*)&from,
&fromlen);
//计算总时间
ms = GetTickCount() - tc;

if (bread == SOCKET_ERROR)
{
// 错误
}

// 得到返回的路由器
ipback = from.sin_addr.s_addr;

return 1;
}

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函数fill_icmp_data（）的源代码
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//这个结构下面将用到
typedef struct _ihdr {
BYTE i_type;
BYTE i_code;
USHORT i_cksum;
USHORT i_id;
USHORT i_seq;
ULONG timestamp; /* 这不是ICMP包的一部分，只是为了计算时间 */
}IcmpHeader;

void fill_icmp_data(char * icmp_data, int datasize){

IcmpHeader *icmp_hdr;
char *datapart;

icmp_hdr = (IcmpHeader*)icmp_data;

icmp_hdr->i_type = ICMP_ECHO;
icmp_hdr->i_code = 0;
icmp_hdr->i_id = (USHORT)GetCurrentProcessId();
icmp_hdr->i_cksum = 0;
icmp_hdr->i_seq = 0;

datapart = icmp_data + sizeof(IcmpHeader); //计算数据域的开始地址
// 初试化数据域
memset(datapart,'E', datasize - sizeof(IcmpHeader));

}

链接:
-------
我的其它文章,<<透析ICMP协议>>, 和其它文章参见:
http://www.youkuaiyun.com/develop/author/netauthor/bugfree/

联系方式:
-------
zhangliangsd@hotmail.com

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