C++ Exercises（十七）---网际校验和算法

     在《基于ARP协议获取局域网内主机MAC地址》中使用了WinpCap来发送ARP请求，查询局域网内主机MAC地址，这篇来试试直接用Windows API函数来实现，最后再来探索用于IP,TCP,UDP等众多协议的网际校验和算法。

1，查询局域网主机MAC地址

#include  < WinSock2.h >
#include  < IPHlpApi.h >
#include  < iostream >
using   namespace  std;

#pragma  comment(lib,"Iphlpapi")
#pragma  comment(lib,"Ws2_32")

int  _tmain( int  argc, _TCHAR *  argv[])
{
    MIB_IPADDRTABLE *  pIPAddrTable  =  (MIB_IPADDRTABLE * )malloc( sizeof (MIB_IPADDRTABLE));
    ULONG dwSize = 0 ,dwRetVal = 0 ;
     if  (GetIpAddrTable(pIPAddrTable, & dwSize, 0 ) == ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER)
    {
        free(pIPAddrTable);
        pIPAddrTable  =  (MIB_IPADDRTABLE * )malloc(dwSize);
    }
     if  ((dwRetVal = GetIpAddrTable(pIPAddrTable, & dwSize, 0 )) == NO_ERROR)
    {
        ULONG ulHostIp  =  ntohl(pIPAddrTable -> table[ 0 ].dwAddr);  // 本机IP
        ULONG ulHostMask  =  ntohl(pIPAddrTable -> table[ 0 ].dwMask);  // 子网掩码
         for  (ULONG i =   1 ;i < ( ~ ulHostMask); ++ i)
        {
             static  ULONG ulNo  =   0 ;
            HRESULT hr;
            IPAddr ipAddr;
            ULONG pulMac[ 2 ];
            ULONG ulLen;
            ipAddr  =  htonl(i + (ulHostIp & ulHostMask));
            memset(pulMac, 0xff , sizeof (pulMac));
            ulLen  =   6 ;
            hr  =  SendARP(ipAddr, 0 ,pulMac, & ulLen);  // 发送ARP请求
             if  (ulLen == 6 )
            {
                ulNo ++ ;
                PBYTE pbHexMax  =  (PBYTE)pulMac;
                unsigned  char   *  strIpAddr  =  (unsigned  char   * )( & ipAddr);
                printf( " %d:MAC地址% 02X:% 02X:% 02X:% 02X:% 02X:% 02X IP地址% d. % d. % d. % d\n " ,ulNo,pbHexMax[ 0 ],pbHexMax[ 1 ],pbHexMax[ 2 ],pbHexMax[ 3 ],pbHexMax[ 4 ],pbHexMax[ 5 ],strIpAddr[ 0 ],strIpAddr[ 1 ],strIpAddr[ 2 ],strIpAddr[ 3 ]);
            }
        }
    }
     else
    {
        printf( " 失败 " );
    }
    printf( " 结束!\n " );
    free(pIPAddrTable);
     return   0 ;
}

2 ，获取本机网卡信息

#include  < WinSock2.h >
#include  < IPHlpApi.h >
#include  < iostream >
using   namespace  std;

#pragma  comment(lib,"Iphlpapi")
#pragma  comment(lib,"Ws2_32")

int  _tmain( int  argc, _TCHAR *  argv[])
{
    PIP_ADAPTER_INFO pAdapterInfo;
    PIP_ADAPTER_INFO pAdapter  =  NULL;
    DWORD dwRetVal  =   0 ;
    pAdapterInfo  =  (IP_ADAPTER_INFO * )malloc( sizeof (IP_ADAPTER_INFO));
    ULONG ulOutBufLen  =   sizeof (IP_ADAPTER_INFO);
    dwRetVal  =  GetAdaptersInfo(pAdapterInfo, & ulOutBufLen);
     if  (dwRetVal == ERROR_BUFFER_OVERFLOW)
    {
        free(pAdapterInfo);
        pAdapterInfo  =  (IP_ADAPTER_INFO * )malloc(ulOutBufLen);
        dwRetVal  =  GetAdaptersInfo(pAdapterInfo, & ulOutBufLen);
    }
     if  (dwRetVal == NO_ERROR)
    {
        pAdapter  =  pAdapterInfo;
         while  (pAdapter)
        {
            printf( " 适配器名称:\t% s\n " ,pAdapter -> AdapterName);
            printf( " 适配器描述信息:\t% s\n " ,pAdapter -> Description);
            printf( " MAC地址:\t% 02X:% 02X:% 02X:% 02X:% 02X:% 02X\n " ,pAdapter -> Address[ 0 ],pAdapter -> Address[ 1 ],
                pAdapter -> Address[ 2 ],pAdapter -> Address[ 3 ],pAdapter -> Address[ 4 ],pAdapter -> Address[ 5 ]);
            printf( " IP地址:\t% s\n " ,pAdapter -> IpAddressList.IpAddress.String);
            printf( " 子网掩码:\t% s\n " ,pAdapter -> IpAddressList.IpMask.String);
            printf( " 网关地址:\t% s\n " ,pAdapter -> GatewayList.IpAddress.String);
             if  (pAdapter -> DhcpEnabled)
            {
                printf( " DHCP enabled: yes\n " );
                printf( " DHCP服务器:\t% s\n " ,pAdapter -> DhcpServer.IpAddress.String);
                printf( " 租约:% ld\n " ,pAdapter -> LeaseObtained);
            }
             else
            {
                printf( " DHCP enabled:no\n " );
            }
             if  (pAdapter -> HaveWins)
            {
                printf( " Have Wins:Yes\n " );
                printf( " Primary Wins Server:\t% s\n " ,pAdapter -> PrimaryWinsServer.IpAddress.String);
                printf( " Secondary Server:\t% s\n " ,pAdapter -> SecondaryWinsServer.IpAddress.String);
            }
             else
            {
                printf( " Have Wins:No\n " );
            }
            pAdapter  =  pAdapter -> Next;
        }
    }
     else
    {
        printf( " 失败\n " );
    }
     return   0 ;
}

3，网际校验和(internet checksum)算法

      IP，TCP,UDP等许多协议的头部都设置了校验和项，计算校验和的算法一般采用网际校验和算法，它将被校验的数据按16位进行划分（若数据字节长度为奇数，则在数据尾部补一个字节0），对每16位求反码和，然后再对和取反码。

#include < iostream >
#include < fstream >
using   namespace  std;
#include < winsock.h >              //  本机字节序转换为网络字节序：htons
#pragma  comment(lib, "WS2_32.LIB")

/* *************************************************************************
 * 计算给定数据的校验和
 *
 *        输入参数：
 *            pBuffer        指向需要校验的数据缓冲区
 *            nSize        需要校验的数据的大小，以字节为单位
 *
 *        返回值：
 *            16位的校验结果
 *
 ************************************************************************* */
unsigned  short  checksum_calculating(unsigned  short   * pBuffer,  int  nSize)
{
    unsigned  long  dwCksum  =   0 ;         //  32位累加和
     //  以两字节为单位反复累加
     while (nSize  >   1 )
    {
        dwCksum  +=   * pBuffer ++ ;
        nSize  -=   sizeof (unsigned  short );
    }
     //  如果总字节数为奇数则加上最后一个字节
     if  (nSize)
    {
        dwCksum  +=   * (unsigned  char * ) pBuffer;
    }
     //  将位累加和的高位与低位第一次相加
    dwCksum  =  (dwCksum  >>   16 )  +  (dwCksum  &   0xffff );
     //  将上一步可能产生的高位进位再次与低位累加
    dwCksum  +=  (dwCksum  >>   16 );
     //  返回位校验和
     return  (unsigned  short ) ( ~ dwCksum);
}


int  main( int  argc,  char   *  argv[])
{
        
     //  创建输入文件流
    ifstream fInfile;
    fstream fOutfile;  //  创建输出文件流
    fInfile.open(argv[ 1 ], ios:: in | ios::binary);  //  以二进制方式打开指定的输入文件
    fInfile.seekg( 0 , ios::end);  //  把文件指针移到文件末尾
    unsigned  short  wLen  =  (unsigned  short )fInfile.tellg(); //  取得输入文件的长度
    fInfile.seekg( 0 , ios::beg);  //  文件指针位置初始化
     //  定义数据报缓冲区，缓冲区大小为+wLen ，其中为数据报类型字段、长度字段
     //  以及校验和字段的长度和，wLen为数据字段长度，即输入文件长度（以字节为单位）
     char   *  pBuf  =   new   char [ 4   +  wLen];
    pBuf[ 0 ]  =  unsigned  char ( 0xab );         //  给数据报类型字段赋值，这里随便弄了个0Xab
    pBuf[ 1 ]  =  unsigned  char (wLen);         //  给数据报长度字段赋值
     * (unsigned  short   * )(pBuf  +   2 )  =   0 ;     //  计算校验和之前，校验和字段先置为0
    fInfile.read(pBuf + 4 , wLen);             //  根据输入文件填充数据报的数据字段
     //  计算校验和并把结果填入到数据报的校验和字段
     * (unsigned  short   * )(pBuf + 2 )  =  checksum_calculating((unsigned  short   * )pBuf, 4 + wLen);
     //  输出校验和计算结果
    cout.width( 4 );                    
    cout  <<   " 校验和为：x "   <<  hex  <<  htons(  * (unsigned  short   * )(pBuf + 2 ) )
          <<   "     (以网络顺序显示) " <<  endl;
     //  以二进制方式打开输出文件
    fOutfile.open(argv[ 2 ],ios:: in | ios:: out | ios::binary | ios::trunc);
     //  将pBuf中的数据报写入输出文件
    fOutfile.write(( char   * )pBuf, wLen + 4 );
    cout <<   " 数据报已成功保存在 "   <<  argv[ 2 ]  <<   " 文件中! "   <<  endl;
    delete [] pBuf;         //  释放数据报缓冲区
    fInfile.close();     //  关闭输入文件流
    fOutfile.close();     //  关闭输出文件流
     return   0 ;
}