TraceRoute(tracert)源码（基于原始套接字实现）

TraceRoute(tracert)源码（基于原始套接字实现）佟强 2008.11.4
TraceRoute实现原理 http://blog.csdn.net/microtong/archive/2008/11/04/3220450.aspx
本程序实现Windows下tracert的功能，程序使用原始套接字发送ICMP回显请求报文，本接收ICMP超时差错报文，和ICMP回显应答报文，得到每一跳的路由器IP地址和往返时间。
 
 

//TraceRoute.h 

#ifndef _ITRACERT_H_ 

#define _ITRACERT_H_ 

#pragma pack(1) 

//IP数据报头 

typedef struct
{

 unsigned char hdr_len :4;  // length of the header 

 unsigned char version :4;  // version of IP 

 unsigned char tos;   // type of service 

 unsigned short total_len;  // total length of the packet 

 unsigned short identifier;  // unique identifier 

 unsigned short frag_and_flags; // flags 

 unsigned char ttl;   // time to live 

 unsigned char protocol;  // protocol (TCP, UDP etc) 

 unsigned short checksum;  // IP checksum 

 unsigned long sourceIP;  // source IP address 

 unsigned long destIP;   // destination IP address 
} IP_HEADER;

//ICMP数据报头 

typedef struct
{

 BYTE type;  //8位类型 

 BYTE code;  //8位代码 

 USHORT cksum;  //16位校验和 

 USHORT id;   //16位标识符 

 USHORT seq;  //16位序列号 
} ICMP_HEADER;

//解码结果 

typedef struct
{

 USHORT usSeqNo;   //包序列号 

 DWORD dwRoundTripTime; //往返时间 

 in_addr dwIPaddr;  //对端IP地址 
} DECODE_RESULT;

#pragma pack() 

//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 

const DWORD DEF_ICMP_TIMEOUT = 3000; //默认超时时间，单位ms 

const int DEF_ICMP_DATA_SIZE = 32; //默认ICMP数据部分长度 

const int MAX_ICMP_PACKET_SIZE = 1024; //最大ICMP数据报的大小 

const int DEF_MAX_HOP = 30;    //最大跳站数 

USHORT GenerateChecksum(USHORT* pBuf, int iSize);

BOOL DecodeIcmpResponse(char* pBuf, int iPacketSize, DECODE_RESULT& stDecodeResult);

#endif // _ITRACERT_H_ 

//TraceRoute.cpp 

/*----------------------------------------------------------
功能说明：该程序简单实现了Windows操作系统的tracert命令功能，
      可以输出IP报文从本机出发到达目的主机所经过的路由信息。

-----------------------------------------------------------*/

#include <iostream> 

#include <iomanip> 

#include <winsock2.h> 

#include <ws2tcpip.h> 

#include <stdio.h> 

#include "TraceRoute.h" 

#pragma comment(lib,"ws2_32") 

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{

 //检查命令行参数 

 if (argc != 2)
 {

  cerr << "/nUsage: itracert ip_or_hostname/n";

  return -1;
 }

 //初始化winsock2环境 
 WSADATA wsa;

 if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsa) != 0)
 {

  cerr << "/nFailed to initialize the WinSock2 DLL/n"

    << "error code: " << WSAGetLastError() << endl;

  return -1;
 }

 //将命令行参数转换为IP地址 
 u_long ulDestIP = inet_addr(argv[1]);

 if (ulDestIP == INADDR_NONE)
 {

  //转换不成功时按域名解析 
  hostent* pHostent = gethostbyname(argv[1]);

  if (pHostent)
  {
   ulDestIP = (*(in_addr*)pHostent->h_addr).s_addr;

   //输出屏幕信息 

   cout << "/nTracing route to " << argv[1] 

     << " [" << inet_ntoa(*(in_addr*)(&ulDestIP)) << "]"

     << " with a maximum of " << DEF_MAX_HOP << " hops./n" << endl;
  }

  else //解析主机名失败 
  {

   cerr << "/nCould not resolve the host name " << argv[1] << '/n'

     << "error code: " << WSAGetLastError() << endl;
   WSACleanup();

   return -1;
  }
 }

 else
 {

  //输出屏幕信息 

  cout << "/nTracing route to " << argv[1] 

    << " with a maximum of " << DEF_MAX_HOP << " hops./n" << endl;
 }

 //填充目的Socket地址 
 sockaddr_in destSockAddr;

 ZeroMemory(&destSockAddr, sizeof(sockaddr_in));
 destSockAddr.sin_family = AF_INET;
 destSockAddr.sin_addr.s_addr = ulDestIP;

 //使用ICMP协议创建Raw Socket 
 SOCKET sockRaw = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);

 if (sockRaw == INVALID_SOCKET)
 {

  cerr << "/nFailed to create a raw socket/n"

    << "error code: " << WSAGetLastError() << endl;
  WSACleanup();

  return -1;
 }

 //设置端口属性 

 int iTimeout = DEF_ICMP_TIMEOUT;

 if (setsockopt(sockRaw, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&iTimeout, sizeof(iTimeout)) == SOCKET_ERROR)
 {

  cerr << "/nFailed to set recv timeout/n"

    << "error code: " << WSAGetLastError() << endl;
  closesocket(sockRaw);
  WSACleanup();

  return -1;
 }

 //创建ICMP包发送缓冲区和接收缓冲区 

 char IcmpSendBuf[sizeof(ICMP_HEADER)+DEF_ICMP_DATA_SIZE];

 memset(IcmpSendBuf, 0, sizeof(IcmpSendBuf));

 char IcmpRecvBuf[MAX_ICMP_PACKET_SIZE];

 memset(IcmpRecvBuf, 0, sizeof(IcmpRecvBuf));

 //填充待发送的ICMP包 
 ICMP_HEADER* pIcmpHeader = (ICMP_HEADER*)IcmpSendBuf;
 pIcmpHeader->type = ICMP_ECHO_REQUEST;
 pIcmpHeader->code = 0;

 pIcmpHeader->id = (USHORT)GetCurrentProcessId();

 memset(IcmpSendBuf+sizeof(ICMP_HEADER), 'E', DEF_ICMP_DATA_SIZE);

 //开始探测路由 
 DECODE_RESULT stDecodeResult;

 BOOL bReachDestHost = FALSE;

 USHORT usSeqNo = 0;

 int iTTL = 1;

 int iMaxHop = DEF_MAX_HOP;

 while (!bReachDestHost && iMaxHop--)
 {

  //设置IP数据报头的ttl字段 

  setsockopt(sockRaw, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char*)&iTTL, sizeof(iTTL));

  //输出当前跳站数作为路由信息序号 
  cout << setw(3) << iTTL << flush;

  //填充ICMP数据报剩余字段 
  ((ICMP_HEADER*)IcmpSendBuf)->cksum = 0;
  ((ICMP_HEADER*)IcmpSendBuf)->seq = htons(usSeqNo++);

  ((ICMP_HEADER*)IcmpSendBuf)->cksum = GenerateChecksum((USHORT*)IcmpSendBuf, sizeof(ICMP_HEADER)+DEF_ICMP_DATA_SIZE);
  

  //记录序列号和当前时间 
  stDecodeResult.usSeqNo = ((ICMP_HEADER*)IcmpSendBuf)->seq;
  stDecodeResult.dwRoundTripTime = GetTickCount();
  

  //发送ICMP的EchoRequest数据报 

  if (sendto(sockRaw, IcmpSendBuf, sizeof(IcmpSendBuf), 0, 

       (sockaddr*)&destSockAddr, sizeof(destSockAddr)) == SOCKET_ERROR)
  {

   //如果目的主机不可达则直接退出 

   if (WSAGetLastError() == WSAEHOSTUNREACH)

    cout << '/t' << "Destination host unreachable./n" 

      << "/nTrace complete./n" << endl;
   closesocket(sockRaw);
   WSACleanup();

   return 0;
  }

  //接收ICMP的EchoReply数据报 

  //因为收到的可能并非程序所期待的数据报，所以需要循环接收直到收到所要数据或超时 
  sockaddr_in from;

  int iFromLen = sizeof(from);

  int iReadDataLen;

  while (1)
  {

   //等待数据到达 
   iReadDataLen = recvfrom(sockRaw, IcmpRecvBuf, MAX_ICMP_PACKET_SIZE, 
         0, (sockaddr*)&from, &iFromLen);

   if (iReadDataLen != SOCKET_ERROR) //有数据包到达 
   {

    //解码得到的数据包，如果解码正确则跳出接收循环发送下一个EchoRequest包 

    if (DecodeIcmpResponse(IcmpRecvBuf, iReadDataLen, stDecodeResult))
    {

     if (stDecodeResult.dwIPaddr.s_addr == destSockAddr.sin_addr.s_addr)
      bReachDestHost = TRUE;

     cout << '/t' << inet_ntoa(stDecodeResult.dwIPaddr) << endl;

     break;
    }
   }

   else if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT) //接收超时，打印星号 
   {

    cout << setw(9) << '*' << '/t' << "Request timed out." << endl;

    break;
   }

   else
   {

    cerr << "/nFailed to call recvfrom/n"

      << "error code: " << WSAGetLastError() << endl;
    closesocket(sockRaw);
    WSACleanup();

    return -1;
   }
  }

  //TTL值加1 
  iTTL++;
 }

 //输出屏幕信息 

 cout << "/nTrace complete./n" << endl;
 closesocket(sockRaw);
 WSACleanup();

 return 0;
}

//产生网际校验和 

USHORT GenerateChecksum(USHORT* pBuf, int iSize) 
{

 unsigned long cksum = 0;

 while (iSize>1) 
 {
  cksum += *pBuf++;

  iSize -= sizeof(USHORT);
 }

 if (iSize) 

  cksum += *(UCHAR*)pBuf;
 cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
 cksum += (cksum >> 16);

 return (USHORT)(~cksum);
}

//解码得到的数据报 

BOOL DecodeIcmpResponse(char* pBuf, int iPacketSize, DECODE_RESULT& stDecodeResult)
{

 //检查数据报大小的合法性 
 IP_HEADER* pIpHdr = (IP_HEADER*)pBuf;

 int iIpHdrLen = pIpHdr->hdr_len * 4;

 if (iPacketSize < (int)(iIpHdrLen+sizeof(ICMP_HEADER)))

  return FALSE;

 //按照ICMP包类型检查id字段和序列号以确定是否是程序应接收的Icmp包 
 ICMP_HEADER* pIcmpHdr = (ICMP_HEADER*)(pBuf+iIpHdrLen);

 USHORT usID, usSquNo;

 if (pIcmpHdr->type == ICMP_ECHO_REPLY)
 {
  usID = pIcmpHdr->id;
  usSquNo = pIcmpHdr->seq;
 }

 else if(pIcmpHdr->type == ICMP_TIMEOUT)
 {

  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;
  usSquNo = pInnerIcmpHdr->seq;
 }

 else

  return FALSE;

 if (usID != (USHORT)GetCurrentProcessId() || usSquNo !=stDecodeResult.usSeqNo) 

  return FALSE;

 //处理正确收到的ICMP数据报 

 if (pIcmpHdr->type == ICMP_ECHO_REPLY ||
  pIcmpHdr->type == ICMP_TIMEOUT)
 {

  //返回解码结果 
  stDecodeResult.dwIPaddr.s_addr = pIpHdr->sourceIP;
  stDecodeResult.dwRoundTripTime = GetTickCount()-stDecodeResult.dwRoundTripTime;

  //打印屏幕信息 

  if (stDecodeResult.dwRoundTripTime)

   cout << setw(6) << stDecodeResult.dwRoundTripTime << " ms" << flush;

  else

   cout << setw(6) << "<1" << " ms" << flush;

  return TRUE;
 }

 return FALSE;
}
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TraceRoute(tracert)源码（基于原始套接字实现）

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