原始套接字打造ping命令
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2021-06-06 21:15
早期文章：
Ping 命令的构造
ping 命令依赖的不是TCP 协议，也不是UDP 协议，它依赖的是ICMP协议。ICMP是IP层的协议之一，它传递差错报文以及其他需要注意的信息。ICMP报文通常被IP层或高层协议使用。ICMP封装在IP数据报内部，如下图。
ICMP报文的格式如下图所示。
ICMP协议的类型码与代码根据不同的情况，各自取不同的值。Ping命令类型码用到了2个值，分别是0和8。而代码的取值都是0。当类型码取值为0时，代码的0值表示回显应答；当类型码取值为8时，代码的0值表示请求回显。Ping命令发送一个ICMP数据报时，类型码为8，代码为0，表示向对方主机进行请求回显；当收到对方的ICMP数据报时，类型码为0，代码为0，表示收到了对方主机的回显应答。简单来说，ping命令发出的数据中，类型是8，代码是0，如果对方有回应，那么对方回应的数据中，类型是0，代码是0。
在自己实现Ping命令时，就是去自己构造一个请求回显的ICMP数据报，然后进行发送。ICMP的数据结构定义如下：
// ICMP协议结构体定义struct icmp_header{unsigned char icmp_type; // 消息类型unsigned char icmp_code; // 代码unsigned short icmp_checksum; // 校验和unsigned short icmp_id; // 用来唯一标识此请求的ID号，通常设置为进程IDunsigned short icmp_sequence; // 序列号unsigned long icmp_timestamp; // 时间戳};
在上图中，标识1的部分是对协议进行过滤设置的，在该部分输入“ICMP”可以让Wireshark只显示ICMP协议的数据记录。相应地，可以输入“TCP”、“UDP”、“HTTP”等协议进行筛选过滤。标识2的部分用于显示筛选后的ICMP记录，从这里可以明显看出源IP地址、目的IP地址和协议的类型。标识3的部分用于显示ICMP数据结构的值和附加的数据内容。最下面的部分显示了数据的原始的二进制数据，在熟练掌握协议后，查看原始的二进制数据也并不是不可能的。
Ping命令的实现
struct icmp_header{unsigned char icmp_type; // 消息类型unsigned char icmp_code; // 代码unsigned short icmp_checksum; // 校验和unsigned short icmp_id; // 用来唯一标识此请求的ID号，通常设置为进程IDunsigned short icmp_sequence; // 序列号unsigned long icmp_timestamp; // 时间戳};// 计算校验和unsigned short chsum(struct icmp_header *picmp, int len){long sum = 0;unsigned short *pusicmp = (unsigned short *)picmp;while ( len > 1 ){sum += *(pusicmp++);if ( sum & 0x80000000 ){sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);}len -= 2;}if ( len ){sum += (unsigned short)*(unsigned char *)pusicmp;}while ( sum >> 16 ){sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);}return (unsigned short)~sum;}
ICMP的校验值是一个16位的无符号整型，它会将ICMP协议头不的数据进行累加，当累加有溢出的话，会将溢出的部分也进行累加。具体计算校验和的算法就不过多介绍了，如果对校验和计算的代码不了解，可以进行单步调试来进行分析。再来看一下对于ICMP结构体的填充，具体代码如下：
BOOL MyPing(char *szDestIp){BOOL bRet = TRUE;WSADATA wsaData;int nTimeOut = 1000;char szBuff[ICMP_HEADER_SIZE + 32] = { 0 };icmp_header *pIcmp = (icmp_header *)szBuff;char icmp_data[32] = { 0 };WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);// 创建原始套接字SOCKET s = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);// 设置接收超时setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char const*)&nTimeOut, sizeof(nTimeOut));// 设置目的地址sockaddr_in dest_addr;dest_addr.sin_family = AF_INET;dest_addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(szDestIp);dest_addr.sin_port = htons(0);// 构造ICMP封包pIcmp->icmp_type = ICMP_ECHO_REQUEST;pIcmp->icmp_code = 0;pIcmp->icmp_id = (USHORT)::GetCurrentProcessId();pIcmp->icmp_sequence = 0;pIcmp->icmp_timestamp = 0;pIcmp->icmp_checksum = 0;// 拷贝数据// 这里的数据可以是任意的// 这里使用abc是为了和系统提供的看起来一样memcpy((szBuff + ICMP_HEADER_SIZE), "abcdefghijklmnopqrstuvwabcdefghi", 32);// 计算校验和pIcmp->icmp_checksum = chsum((struct icmp_header *)szBuff, sizeof(szBuff));sockaddr_in from_addr;char szRecvBuff[1024];int nLen = sizeof(from_addr);DWORD dwStart = GetTickCount();sendto(s, szBuff, sizeof(szBuff), 0, (SOCKADDR *)&dest_addr, sizeof(SOCKADDR));recvfrom(s, szRecvBuff, MAXBYTE, 0, (SOCKADDR *)&from_addr, &nLen);DWORD dwEnd = GetTickCount();// 判断接收到的是否是自己请求的地址if ( lstrcmp(inet_ntoa(from_addr.sin_addr), szDestIp) ){bRet = FALSE;}else{struct icmp_header *pIcmp1 = (icmp_header *)(szRecvBuff + 20);printf("%s %d\r\n", inet_ntoa(from_addr.sin_addr), dwEnd - dwStart);}return bRet;}
调用运行输出如下：
第一列是我们ping的IP地址，后面是数据包往返经过的毫秒数。
完整内容参考《C++黑客编程揭秘与防范》（第三版）一书。
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