在ICMP協(xié)議的使用中，我們來介紹一下路由跟蹤的應(yīng)用。那么，在掌握了ICMP協(xié)議的一些基本介紹后，我們來對具體的路由跟蹤的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行一下分析和講解，希望對大家有所幫助。

一、概述

計(jì)算機(jī)在Internet中傳遞信息時(shí),必須要經(jīng)過路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)路由才能找到目的主機(jī),把信息送到目的主機(jī).路由器中都有一張路由表,表中保存了從本路由器到某一主機(jī)的路由信息,路由器就是通過該路由表進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)尋徑的.兩臺(tái)主機(jī)之間并沒有一條固定的路徑(即路由表并不固定),該路徑隨著網(wǎng)絡(luò)的變動(dòng)而作相應(yīng)的變動(dòng),因而我們并不能直接從某一主機(jī)上得到去往另一主機(jī)的路徑,要得到本機(jī)與網(wǎng)絡(luò)上某臺(tái)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)路徑就必須要進(jìn)行路由跟蹤.本文將介紹一種實(shí)現(xiàn)路由跟蹤的方法.

二、ICMP簡介

ICMP即Internet控制報(bào)文協(xié)議是一種用于特殊用途的報(bào)文機(jī)制,可以使互聯(lián)網(wǎng)中的路由器或主機(jī)報(bào)告差錯(cuò)或提供有關(guān)意外情況的信息.

ICMP報(bào)文為兩級(jí)封裝,ICMP報(bào)文放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分,IP數(shù)據(jù)報(bào)則放在幀的數(shù)據(jù)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸(如下圖1所示).ICMP報(bào)文與其他普通報(bào)文一樣,具有相同的路由選擇,并沒有特殊的優(yōu)先權(quán)和增加可靠性.

(圖1)ICMP報(bào)文的封裝

在ICMP包頭中包含了三個(gè)字段:1字節(jié)類型域、1字節(jié)代碼域、2字節(jié)校驗(yàn)和.類型域表示了該報(bào)文的類型,如:回應(yīng)請求報(bào)文,數(shù)據(jù)報(bào)超時(shí)報(bào)文等,代碼域表示了該類型的幾種不同情況,如:當(dāng)類型為11（超時(shí)報(bào)文）時(shí),代碼為0表示TTL超時(shí),為1表示片重組超時(shí).在實(shí)現(xiàn)本文中所述的功能時(shí)要發(fā)送回應(yīng)請求報(bào)文（類型為8）,過程如下:源主機(jī)向目的主機(jī)發(fā)送一個(gè)類型為8的回應(yīng)請求報(bào)文,若目的站點(diǎn)收到回應(yīng)請求報(bào)文則把報(bào)文IP包頭部中的目的IP與源IP地址交換,將類型8改為回應(yīng)類型0,計(jì)算出新的校驗(yàn)和再發(fā)往源主機(jī).若源主機(jī)收到了該回應(yīng)報(bào)文,則不但說明了目的主機(jī)可達(dá),而且說明目的主機(jī)與源主機(jī)之間的路由器工作正常,源主機(jī)和目的主機(jī)的IP、ICMP軟件運(yùn)行正常.但若在傳輸過程中了出現(xiàn)了某些問題,如網(wǎng)絡(luò)不通等,導(dǎo)致數(shù)據(jù)被定向到一個(gè)無效的目的地,這時(shí)相關(guān)路由器或目的主機(jī)將發(fā)回目的不可達(dá)報(bào)文（類型為3）,并在代碼中說明該報(bào)文的具體情況:是網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)還是主機(jī)不可達(dá)等.若請求報(bào)文在傳輸過程中超時(shí),即TTL被減為0（報(bào)文每經(jīng)過一個(gè)路由器TTL都要減1）,則該路由器返回一個(gè)TTL超時(shí)報(bào)文（類型為11）,報(bào)文IP頭中源IP地址即為本路由器的IP地址.

三、路由跟蹤的實(shí)現(xiàn)方法

路由跟蹤的實(shí)現(xiàn)就是巧妙地利用了ICMP報(bào)文的TTL超時(shí)報(bào)文.其實(shí)現(xiàn)過程如下:源主機(jī)先向目的主機(jī)發(fā)送一個(gè)回應(yīng)請求報(bào)文（類型8）,TTL值設(shè)為1,第一個(gè)路由器收到后將TTL減1,這樣TTL變?yōu)?,分組被廢除,同時(shí)路由器向源主機(jī)發(fā)送一個(gè)TTL超時(shí)報(bào)文（類型為11）,報(bào)文的IP包頭中的源IP地址就是第一個(gè)路由器的地址,源主機(jī)就可以通過對該報(bào)文進(jìn)行分析,得到第一個(gè)路由器的地址.接著發(fā)送TTL等于2的報(bào)文得到第二個(gè)路由器地址,再發(fā)TTL等于3的報(bào)文,如此下去直到收到目的主機(jī)的回應(yīng)應(yīng)答報(bào)文（類型為0）或目的不可達(dá)報(bào)文（類型為3）,或者到了最大跳數(shù)(要檢測路由器個(gè)數(shù)的最大值).可以看到,對TTL的設(shè)置是實(shí)現(xiàn)跟蹤的關(guān)鍵,使用函數(shù)setsockopt(m_Sock, IPPROTO_IP, IP_TTL,(LPSTR)&TTL,sizeof(int)) 可以對其進(jìn)行設(shè)置,m_Sock是所創(chuàng)建的套接字,IP_TTL說明是進(jìn)行TTL設(shè)置,TTL即是要設(shè)置的TTL值,為一個(gè)整形數(shù)值 .其實(shí)現(xiàn)流程可用下圖2表示:

(圖2) 流程圖

四、路由跟蹤程序?qū)崿F(xiàn)

本文所介紹的程序是使用了Visual C++6.0編寫,其過程如下:

1、創(chuàng)建一個(gè)新的基于對話框的AppWizard工程,并命名為RouteTrace.

2、在stdafx.h中加入#include "winsock2.h".

3、打開選擇菜單Project->Setting (ALT+F7),進(jìn)入Project Setting 對話框,在Link下的 Object/library modules 輸入ws2_32.lib,然后點(diǎn)OK.

4、自定義一個(gè)ICMP類.點(diǎn)擊菜單中的Insert->New Class,進(jìn)入New Class對話框,在Class type中選擇Generic Class,在Name中輸入類名CICMP,然后點(diǎn)OK,這樣就新建了一個(gè)CICMP類.

5、將對話框設(shè)置成如圖3所示的樣子:

(圖3 程序界面)

啟動(dòng)Class Wizard 為各控件添加響應(yīng)函數(shù)和關(guān)聯(lián)變量,控件對應(yīng)的ID及響應(yīng)函數(shù)或變量為:

#p#

五、路由跟蹤代碼

在完成了對各控件的設(shè)置和類的添加以后就是對代碼的編寫了，這里給出了新建類CICMP和RouteTraceDlg.cpp的代碼，詳細(xì)代碼請參看源程序。

ICMP.cpp文件代碼：

// ICMP.cpp: implementation of the CICMP class.
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
#include "stdafx.h"
#include "RouteTrace.h"
#include "ICMP.h"
#include "ws2tcpip.h"　　//實(shí)現(xiàn) IP_TTL 設(shè)置的關(guān)鍵
#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
CICMP::CICMP()
{
　　winsock = 0;
　　m_pIp = NULL;
　　m_pIcmp = NULL;
　　m_pIp = (IP_HEAD *)new BYTE[MAX_PACKET];
　　m_pIcmp = (ICMP_HEAD *)new BYTE[MAX_PACKET];
}
CICMP::~CICMP()
{
　　delete [] m_pIp;
　　delete [] m_pIcmp;
}
BOOL CICMP::Initialize()
{
　　WSADATA wsadata;
　　if( WSAStartup(MAKEWORD(2, 1),&wsadata) )　
　　{
　　　　AfxMessageBox("WSAStartup初始化失敗!");
　　　　return FALSE;
　　}
　　
　　winsock= WSASocket (AF_INET,　　　//建立socket
　　　　　　　　　 SOCK_RAW,
　　　　　　　　　 IPPROTO_ICMP,
　　　　　　　　　 NULL, 0,0);
　　if(!winsock)　　{
　　　　AfxMessageBox( "Socket創(chuàng)建失敗!");
　　　　return FALSE;
　　}
　　int timeout =5000;
　　setsockopt(winsock,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char *)&timeout,　 //　設(shè)置接收超時(shí)
　　　　sizeof(timeout));
　　timeout = 5000;
　　setsockopt(winsock,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char *)&timeout,　　//設(shè)置發(fā)送超時(shí)
　　　　sizeof(timeout));
　　return TRUE;
}
void CICMP::Uninitialize()　　　　　　　　//釋放Socket
{
　　if(winsock)
　　　　closesocket(winsock);
　　WSACleanup();
}
USHORT CICMP::CheckSum(USHORT *buffer, int size)　//計(jì)算校驗(yàn)和
{
　unsigned 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);
}
//--------------------發(fā)送ICMP回應(yīng)請求報(bào)文-------------------
BOOL CICMP::SendICMPPack(char *pAddr)
{
　　sockaddr_in sockAddr;
　　memset((void *)&sockAddr,0,sizeof(sockAddr));
　　sockAddr.sin_family = AF_INET;
　　sockAddr.sin_port = 0;
　　sockAddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(pAddr);
　　return SendICMPPack(&sockAddr);
}
BOOL CICMP::SendICMPPack(sockaddr_in *pAddr)
{
　　//填充ICMP數(shù)據(jù)各項(xiàng)
　　int　state;
　　char *p_data;
　　m_pIcmp->type = ICMP_ECHO;
　　m_pIcmp->code = 0;
　　m_pIcmp->ID = (USHORT)GetCurrentProcessId();
　　m_pIcmp->number = 0;
　　m_pIcmp->time = GetTickCount();
　　m_pIcmp->cksum = 0;
　　//填充數(shù)據(jù)
　　p_data = ((char *)m_pIcmp + sizeof(ICMP_HEAD));
　　memset((char *)p_data,''0'',DEF_PACKET);
　　//校驗(yàn)和
　　m_pIcmp->cksum = CheckSum((USHORT *)m_pIcmp,
　　　　DEF_PACKET+sizeof(ICMP_HEAD));
　　
　　//發(fā)送數(shù)據(jù)
　　state = sendto(winsock,(char *)m_pIcmp,
　　　　DEF_PACKET+sizeof(ICMP_HEAD),
　　　　NULL,(struct sockaddr *)pAddr,sizeof(sockaddr));
　　if(state == SOCKET_ERROR) {
　　　　if(GetLastError()==WSAETIMEDOUT)
　　　　　　m_strInfo = "連接超時(shí)!(發(fā)送)";
　　　　else
　　　　　　m_strInfo.Format("出現(xiàn)未知發(fā)送錯(cuò)誤!");
　　　　return FALSE;
　　}
　　if(state <DEF_PACKET) {
　　　　m_strInfo = "發(fā)送數(shù)據(jù)錯(cuò)誤!";
　　　　return FALSE;
　　}
　　
　　memcpy((void *)&m_sockAddr,(void *)pAddr,
　　　　sizeof(sockaddr_in));
　　return TRUE;
}
//----------------------接收數(shù)據(jù)----------------------------
BOOL CICMP::RecvICMPPack()
{
　　int state;
　　int len = sizeof(sockaddr_in);
　　char * addr;
　　struct hostent *lpHostent = NULL;
　　addr = inet_ntoa(m_sockAddr.sin_addr);
　　state = recvfrom(winsock,(char *)m_pIp,MAX_PACKET,0,
　　　　(struct sockaddr*)&m_sockAddr,&len);
　　if (state == SOCKET_ERROR) {
　　　　if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT)
　　　　{　　m_strInfo="接收超時(shí),路由跟蹤失敗!";
　　　　routestate=0;
　　　　RouteState="路由跟蹤失敗!";
　　　　}
　　　　else
　　　　　　m_strInfo = "未知接收錯(cuò)誤!";
　　　　return FALSE;
　　}
　　//分析數(shù)據(jù)
　　int ipheadlen;
　　ipheadlen = m_pIp->HeadLen * 4 ;
　　if (state < (ipheadlen+MIN_PACKET))　　{
　　　　m_strInfo = "目的地址的響應(yīng)數(shù)據(jù)不正確";
　　　　return FALSE;
　　}
　　ICMP_HEAD * p_icmprev;
　　p_icmprev = (ICMP_HEAD*)((char *)m_pIp + ipheadlen);
　　　　switch (p_icmprev->type)
　　　　{
　　　　case ICMP_ECHOREPLY:　//收到正常回顯
　　　　{
　　　　m_strInfo.Format("接收到%s　%d字節(jié)響應(yīng)數(shù)據(jù),響應(yīng)時(shí)間:%dms.",
　　　　inet_ntoa(m_sockAddr.sin_addr),len,GetTickCount()-p_icmprev->time);
　　　　routeaddr=addr;
　　　　routestate=0;　　
　　　　RouteState="到達(dá)目的主機(jī)!";
　　　　return TRUE;
　　　　　　break;　　
　　　　}
　　　　case ICMP_TTLOUT:　 // TTL超時(shí)
　　　　{　 routeaddr=inet_ntoa(m_sockAddr.sin_addr);
　　　　　　routestate=1;
　　　　　　RouteState="測試到路由器!";
　　　　　　return TRUE;
　　　　　　break;
　　　　}
　　　　
　　　　case ICMP_DESUNREACH:　//目的不可達(dá)
　　　　{　　m_strInfo = "目的不可達(dá)!";
　　　　　 　　routestate=0;
　　　　　　RouteState="目的不可達(dá)!";
　　　　　　return TRUE;
　　　　　　break;
　　　　}
　　　　　　　　
　　　　default :{　routestate=0;
　　　　　　　　　　m_strInfo="未知錯(cuò)誤!";
　　　　　　　　　　RouteState="不明狀態(tài)!";
　　　　　　　　 }
　　　　}
　　　　return TRUE;
}
//----------------設(shè)置TTL--------------------
int CICMP::SetTTL(int TTL)
{
　　int nRet=setsockopt(winsock, IPPROTO_IP, IP_TTL,(LPSTR)&TTL,sizeof(int));
　　
　　if(nRet==SOCKET_ERROR)
　　{　 CString ttlerr;
　　　　ttlerr.Format("設(shè)置 TTL 錯(cuò)誤!");
　　　　AfxMessageBox(ttlerr);
　　　　return 0;
　　}
　　return 1;
}
　　RouteTraceDlg.cpp文件代碼：
// RouteTraceDlg.cpp : implementation file
//
#include "stdafx.h"
#include "RouteTrace.h"
#include "RouteTraceDlg.h"
#include "afxmt.h"
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CAboutDlg dialog used for App About
struct SubThreadInfo
{
　　CDialog* pDialog;
　　CListCtrl*　　list;
　　CStatic* state;
　　CString IPStr;
　　int Maxhot;
　　
} Info;
CEvent eventStopRoute;
//-----------------路由跟蹤線程---------------
UINT ThreadRoute(LPVOID pParam)　　　　　
{
　　SubThreadInfo* pInfo = (SubThreadInfo*)pParam;
　　CRouteTraceDlg* pThreadDlg = (CRouteTraceDlg*)pInfo->pDialog;
　　CICMP m_icmp;
　　CString IPStr=pInfo->IPStr;
　　CString sTTL;
　　int nTtl;
　　m_icmp.Initialize();
　　for(nTtl=1;nTtl<=pInfo->Maxhot;nTtl++)
　　{
　　if(m_icmp.SetTTL(nTtl)==0)
　　　　return 0;　　
　　sTTL.Format("%d",nTtl);　　
　　if(m_icmp.SendICMPPack((char *)(LPCSTR)IPStr))　
　　m_icmp.RecvICMPPack();
　　
　　
　　{　　
　　int i=pInfo->list->InsertItem(0,sTTL);
　　　pInfo->list->SetItemText(i,1,m_icmp.routeaddr);
　　　pInfo->list->SetItemText(i,2,m_icmp.RouteState);
　　　 pInfo->state->SetWindowText(m_icmp.m_strInfo);
　　　 Sleep(100);
　　}
if(m_icmp.routestate==0)　　//收到非TTL超時(shí)報(bào)文則跳出循環(huán)
　　　　 break;
if(WaitForSingleObject(eventStopRoute.m_hObject, 0) == WAIT_OBJECT_0)
　　　　 break;　　　　　//收到停止信號(hào)則跳出循環(huán)
　　}
pThreadDlg->Routeflag=TRUE;
　return 0;
}
……　 //系統(tǒng)代碼
BOOL CRouteTraceDlg::OnInitDialog()
{
　　CDialog::OnInitDialog();
…… //系統(tǒng)代碼
　　
　　// TODO: Add extra initialization here
　　m_list.InsertColumn(0,"標(biāo)號(hào)",LVCFMT_CENTER,60,0);
　　m_list.InsertColumn(1,"路由器地址",HDF_CENTER,200,0);
　　m_list.InsertColumn(2,"狀態(tài)",HDF_CENTER,100,0);
　　ListView_SetExtendedListViewStyleEx(m_list.m_hWnd, LVS_EX_FULLROWSELECT, 0xFFFFFFFF);
　　return TRUE;　// return TRUE　unless you set the focus to a control
}
…… //系統(tǒng)代碼
void CRouteTraceDlg::OnTrace()
{
　　CString str;
　　UpdateData(TRUE);
　　CWnd * pWnd;
　　pWnd = GetDlgItem(IDC_COMBO);
　　pWnd->GetWindowText(str);
　　if(str.IsEmpty()) {
　　　　MessageBox("請輸入地址！");
　　　　pWnd->SetFocus();
　　　　return;
　　}
　 if (m_comb.FindStringExact(-1, str) == CB_ERR)
　　m_comb.AddString(str);
　　 m_list.DeleteAllItems();
　　 if(Routeflag)
　　 {
　　　 Routeflag=FALSE;
　　　 Info.IPStr=str;
　　　 Info.pDialog=this;
　　　 Info.Maxhot=m_maxhot;
　　　 Info.list=(&m_list);
　　　 Info.state=(&m_statectl);
　　　 AfxBeginThread(ThreadRoute, &Info);　//在線程中實(shí)現(xiàn)路由跟蹤
　　 }
}
void CRouteTraceDlg::OnStop()
{
　　 if(!Routeflag)
　　 {　　
　　　 eventStopRoute.SetEvent();　　// 發(fā)出停止信號(hào)
　　 }
}
void CRouteTraceDlg::OnDestroy()
{
　　CDialog::OnDestroy();
　　
　　// TODO: Add your message handler code here
　　m_icmp.Uninitialize();
}

代碼運(yùn)行效果圖如下:

六、結(jié)束語

本文所述程序在 Windows 98 下 Visual C++6.0 中調(diào)試通過，并在寬帶網(wǎng)中測試成功。讀者可根據(jù)實(shí)際需要修改程序中的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能，比如可以把超時(shí)值設(shè)置成更合適的值，或設(shè)置成可動(dòng)態(tài)輸入的形式。