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由器,并由下一个路由器生成 ICMP 超时差错报文返回给源主机。不断重复这个过程,直到数据报达到目的主机或超过跳数限制,到达目的主机后,目的主机返回 ICMP 回显应答报文。这样,源主机只需要对返回的每一份 ICMP 报文进行解析处理,就可以掌握数据报从源主机到达目的主机途中所经过的路由信息。
#include
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using namespace std;
#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")
//IP报头
typedef struct IP_HEADER
{
unsigned char hdr_len:4; //4位头部长度
unsigned char version:4; //4位版本号
unsigned char tos; //8位服务类型
unsigned short total_len; //16位总长度
unsigned short identifier; //16位标识符
unsigned short frag_and_flags; //3位标志加13位片偏移
unsigned char ttl; //8位生存时间
unsigned char protocol; //8位上层协议号
unsigned short checksum; //16位校验和
unsigned long sourceIP; //32位源IP地址
unsigned long destIP; //32位目的IP地址
} IP_HEADER;
//ICMP报头
typedef struct ICMP_HEADER
{
BYTE type; //8位类型字段
BYTE code; //8位代码字段
USHORT cksum; //16位校验和
USHORT id; //16位标识符
USHORT seq; //16位序列号
} ICMP_HEADER;
//报文解码结构
typedef struct DECODE_RESULT
{
USHORT usSeqNo; //序列号
DWORD dwRoundTripTime; //往返时间
in_addr dwIPaddr; //返回报文的IP地址
}DECODE_RESULT;
//计算网际校验和函数
USHORT checksum( USHORT *pBuf, int iSize )
{
unsigned long cksum = 0;
while( iSize > 1 )
{
cksum += *pBuf++;
iSize -= sizeof(USHORT);
}
if( iSize )//如果 iSize 为正,即为奇数个字节
{
cksum += *(UCHAR *)pBuf; //则在末尾补上一个字节,使之有偶数个字节
}
cksum = ( cksum >> 16 ) + ( cksum&0xffff );
cksum += ( cksum >> 16 );
return (USHORT)( ~cksum );
}
//对数据包进行解码
BOOL DecodeIcmpResponse(char * pBuf, int iPacketSize, DECODE_RESULT &DecodeResult,
BYTE ICMP_ECHO_REPLY, BYTE ICMP_TIMEOUT)
{
//检查数据报大小的合法性
IP_HEADER* pIpHdr = ( IP_HEADER* )pBuf;
int iIpHdrLen = pIpHdr->hdr_len * 4; //ip报头的长度是以4字节为单位的
//若数据包大小 小于 IP报头 + ICMP报头,则数据报大小不合法
if ( iPacketSize < ( int )( iIpHdrLen + sizeof( ICMP_HEADER ) ) )
return FALSE;
//根据ICMP报文类型提取ID字段和序列号字段
ICMP_HEADER *pIcmpHdr = ( ICMP_HEADER * )( pBuf + iIpHdrLen );//ICMP报头 = 接收到的缓冲数据 + IP报头
USHORT usID, usSquNo;
if( pIcmpHdr->type == ICMP_ECHO_REPLY ) //ICMP回显应答报文
{
usID = pIcmpHdr->id; //报文ID
usSquNo = pIcmpHdr->seq; //报文序列号
}
else if( pIcmpHdr->type == ICMP_TIMEOUT )//ICMP超时差错报文
{
char * pInnerIpHdr = pBuf + iIpHdrLen + sizeof( ICMP_HEADER ); //载荷中的IP头
int iInnerIPHdrLen = ( ( IP_HEADER * )pInnerIpHdr )->hdr_len * 4; //载荷中的IP头长
ICMP_HEADER * pInnerIcmpHdr = ( ICMP_HEADER * )( pInnerIpHdr + iInnerIPHdrLen );//载荷中的ICMP头
usID = pInnerIcmpHdr->id; //报文ID
usSquNo = pInnerIcmpHdr->seq; //序列号
}
else
{
return false;
}
//检查ID和序列号以确定收到期待数据报
if( usID != ( USHORT )GetCurrentProcessId() || usSquNo != DecodeResult.usSeqNo )
{
return false;
}
//记录IP地址并计算往返时间
DecodeResult.dwIPaddr.s_addr = pIpHdr->sourceIP;
DecodeResult.dwRoundTripTime = GetTickCount() - DecodeResult.dwRoundTripTime;
//处理正确收到的ICMP数据报
if ( pIcmpHdr->type == ICMP_ECHO_REPLY || pIcmpHdr->type == ICMP_TIMEOUT )
{
//输出往返时间信息
if(DecodeResult.dwRoundTripTime)
cout<<" "<"ms"<else
cout<<" "<<"<1ms"<return true;
}
void main()
{
//初始化Windows sockets网络环境
WSADATA wsa;
WSAStartup( MAKEWORD(2,2), &wsa );
char IpAddress[255];
cout<<"请输入一个IP地址或域名:";
cin>>IpAddress;
//得到IP地址
u_long ulDestIP = inet_addr( IpAddress );
//转换不成功时按域名解析
if( ulDestIP == INADDR_NONE )
{
hostent * pHostent = gethostbyname( IpAddress );
if( pHostent )
{
ulDestIP = ( *( in_addr* )pHostent->h_addr).s_addr;
}
else
{
cout<<"输入的IP地址或域名无效!"<return;
}
}
cout<<"Tracing roote to "<" with a maximum of 30 hops.\n"<//填充目的端socket地址
sockaddr_in destSockAddr;
ZeroMemory( &destSockAddr, sizeof( sockaddr_in ) );
destSockAddr.sin_family = AF_INET;
destSockAddr.sin_addr.s_addr = ulDestIP;
//创建原始套接字
SOCKET sockRaw = WSASocket( AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED );
//超时时间
int iTimeout = 3000;
//设置接收超时时间
setsockopt( sockRaw, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char *)&iTimeout, sizeof( iTimeout ) );
//设置发送超时时间
setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char *)&iTimeout,sizeof(iTimeout));
//构造ICMP回显请求消息,并以TTL递增的顺序发送报文
//ICMP类型字段
const BYTE ICMP_ECHO_REQUEST = 8; //请求回显
const BYTE ICMP_ECHO_REPLY = 0; //回显应答
const BYTE ICMP_TIMEOUT = 11; //传输超时
//其他常量定义
const int DEF_ICMP_DATA_SIZE = 32; //ICMP报文默认数据字段长度
const int MAX_ICMP_PACKET_SIZE = 1024; //ICMP报文最大长度(包括报头)
const DWORD DEF_ICMP_TIMEOUT = 3000; //回显应答超时时间
const int DEF_MAX_HOP = 30; //最大跳站数
//填充ICMP报文中每次发送时不变的字段
char IcmpSendBuf[ sizeof( ICMP_HEADER ) + DEF_ICMP_DATA_SIZE ];//发送缓冲区
memset( IcmpSendBuf, 0, sizeof( IcmpSendBuf ) ); //初始化发送缓冲区
char IcmpRecvBuf[ MAX_ICMP_PACKET_SIZE ]; //接收缓冲区
memset( IcmpRecvBuf, 0, sizeof( IcmpRecvBuf ) ); //初始化接收缓冲区
ICMP_HEADER * pIcmpHeader = ( ICMP_HEADER* )IcmpSendBuf;
pIcmpHeader->type = ICMP_ECHO_REQUEST; //类型为请求回显
pIcmpHeader->code = 0; //代码字段为0
pIcmpHeader->id = (USHORT)GetCurrentProcessId(); //ID字段为当前进程号
memset( IcmpSendBuf + sizeof( ICMP_HEADER ), 'E', DEF_ICMP_DATA_SIZE );//数据字段
USHORT usSeqNo = 0; //ICMP报文序列号
int iTTL = 1; //TTL初始值为1
BOOL bReachDestHost = FALSE; //循环退出标志
int iMaxHot = DEF_MAX_HOP; //循环的最大次数
DECODE_RESULT DecodeResult; //传递给报文解码函数的结构化参数
while( !bReachDestHost && iMaxHot-- )
{
//设置IP报头的TTL字段
setsockopt( sockRaw, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&iTTL, sizeof(iTTL) );
cout<//输出当前序号,flush表示将缓冲区的内容马上送进cout,把输出缓冲区刷新
//填充ICMP报文中每次发送变化的字段
((ICMP_HEADER *)IcmpSendBuf)->cksum = 0; //校验和先置为0
((ICMP_HEADER *)IcmpSendBuf)->seq = htons(usSeqNo++); //填充序列号
((ICMP_HEADER *)IcmpSendBuf)->cksum =
checksum( ( USHORT * )IcmpSendBuf, sizeof( ICMP_HEADER ) + DEF_ICMP_DATA_SIZE ); //计算校验和
//记录序列号和当前时间
DecodeResult.usSeqNo = ( ( ICMP_HEADER* )IcmpSendBuf )->seq; //当前序号
DecodeResult.dwRoundTripTime = GetTickCount(); //当前时间
//发送TCP回显请求信息
sendto( sockRaw, IcmpSendBuf, sizeof(IcmpSendBuf), 0, (sockaddr*)&destSockAddr, sizeof(destSockAddr) );
//接收ICMP差错报文并进行解析处理
sockaddr_in from; //对端socket地址
int iFromLen = sizeof(from);//地址结构大小
int iReadDataLen; //接收数据长度
while(1)
{
//接收数据
iReadDataLen = recvfrom( sockRaw, IcmpRecvBuf, MAX_ICMP_PACKET_SIZE, 0, (sockaddr*)&from, &iFromLen );
if( iReadDataLen != SOCKET_ERROR )//有数据到达
{
//对数据包进行解码
if(DecodeIcmpResponse( IcmpRecvBuf, iReadDataLen, DecodeResult, ICMP_ECHO_REPLY, ICMP_TIMEOUT ) )
{
//到达目的地,退出循环
if( DecodeResult.dwIPaddr.s_addr == destSockAddr.sin_addr.s_addr )
bReachDestHost = true;
//输出IP地址
cout<<'\t'<break;
}
}
else if( WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT ) //接收超时,输出*号
{
cout<<" *"<<'\t'<<"Request timed out."<break;
}
else
{
break;
}
}
iTTL++; //递增TTL值
}
}