系列博客参考：http://blog.csdn.net/zy416548283/article/category/1108400
代码以编号对应放在Github上：https://github.com/zy416548283/networkProgramming

题目

编程实现Traceroute的基本功能

题目解读

首先了解traceroute的基本用法和功能,我们来man一下:

traceroute  tracks  the route packets taken from an IP network on their way to a given host.
It utilizes the IP protocol's time to  live  (TTL) field  and  attempts to elicit an ICMP TIME_EXCEEDED response from each gateway along the path to the host.

了解traceroute的实现原理,可以参考[TCP/IP详解卷一]
根据原理,编程实现traceroute

实现

原理

traceroute一开始向目的地发送一个TTL为1的UDP数据报,这个数据报在第一跳路由器返回一个超时的ICMP报文,并丢弃该报文.发送方解析这个ICMP报文(每个进程都会从内核收到一个消息的副本),如果是超时ICMP消息,将递增TTL一次,直到到达目标主机,此时目标主机会回复一个端口不可达的ICMP报文(发送的UDP报文会选择端口比较大,并且变化的端口),发送方解析ICMP端口不可达报文,打印对应的数据.

主流程

处理命令行参数/处理主机名或者IP地址;
做一些初始化工作;
进入循环

循环

创建两个套接字:一个原始套接字用于读取返送的ICMP消息;另外一个套接字用于发送探测分组的UDP套接字;
对TTL进行循环递增直到TTL达到最大或者到达目的地, 并且对于每个TTL发送3个UDP数据报的探测分组. 发送一个探测分组之后等待3秒钟来接收ICMP消息,然后才发送下一个探测分组.
关于没有收到ICMP回应报文的情况,这样处理:

if ( (code = (*pr->recv)(seq, &tvrecv)) == -3)printf(" *");       /* timeout, no reply */

关于解析ICMP消息的函数如下:

int
recv_v4(int seq, struct timeval *tv)
{int             hlen1, hlen2, icmplen, ret;socklen_t       len;ssize_t         n;struct ip       *ip, *hip;struct icmp     *icmp;struct udphdr   *udp;gotalarm = 0;alarm(3);for ( ; ; ) {if (gotalarm)return(-3);     /* alarm expired */len = pr->salen;n = recvfrom(recvfd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, pr->sarecv, &len);if (n < 0) {if (errno == EINTR)continue;elseerr_sys("recvfrom error");}ip = (struct ip *) recvbuf; /* start of IP header */hlen1 = ip->ip_hl << 2;     /* length of IP header */icmp = (struct icmp *) (recvbuf + hlen1); /* start of ICMP header */if ( (icmplen = n - hlen1) < 8)continue;               /* not enough to look at ICMP header */if (icmp->icmp_type == ICMP_TIMXCEED &&icmp->icmp_code == ICMP_TIMXCEED_INTRANS) {if (icmplen < 8 + sizeof(struct ip))continue;           /* not enough data to look at inner IP */hip = (struct ip *) (recvbuf + hlen1 + 8);hlen2 = hip->ip_hl << 2;if (icmplen < 8 + hlen2 + 4)continue;           /* not enough data to look at UDP ports */udp = (struct udphdr *) (recvbuf + hlen1 + 8 + hlen2);if (hip->ip_p == IPPROTO_UDP &&udp->uh_sport == htons(sport) &&udp->uh_dport == htons(dport + seq)) {ret = -2;       /* we hit an intermediate router */break;}} else if (icmp->icmp_type == ICMP_UNREACH) {if (icmplen < 8 + sizeof(struct ip))continue;           /* not enough data to look at inner IP */hip = (struct ip *) (recvbuf + hlen1 + 8);hlen2 = hip->ip_hl << 2;if (icmplen < 8 + hlen2 + 4)continue;           /* not enough data to look at UDP ports */udp = (struct udphdr *) (recvbuf + hlen1 + 8 + hlen2);if (hip->ip_p == IPPROTO_UDP &&udp->uh_sport == htons(sport) &&udp->uh_dport == htons(dport + seq)) {if (icmp->icmp_code == ICMP_UNREACH_PORT)ret = -1;   /* have reached destination */elseret = icmp->icmp_code;  /* 0, 1, 2, ... */break;}}if (verbose) {printf(" (from %s: type = %d, code = %d)\n",Sock_ntop_host(pr->sarecv, pr->salen),icmp->icmp_type, icmp->icmp_code);}/* Some other ICMP error, recvfrom() again */}alarm(0);                   /* don't leave alarm running */Gettimeofday(tv, NULL);     /* get time of packet arrival */return(ret);
}

可以看到代码中会像Ping中一样去解析报文,处理ICMP的超时错误以及端口不可达错误.

编译运行

root@zy:/home/zy/code/unp/unpv13e/traceroute# gcc main.c traceloop.c tv_sub.c sig_alrm.c recv_v4.c recv_v6.c icmpcode_v4.c icmpcode_v6.c -o mytraceroute -lunp
root@zy:/home/zy/code/unp/unpv13e/traceroute# ./mytraceroute 121.49.97.129
traceroute to 121.49.97.129 (121.49.97.129): 30 hops max, 12 data bytes1  192.168.1.2 (192.168.1.2)  0.236 ms  0.206 ms  0.203 ms2  121.49.97.129 (121.49.97.129)  0.786 ms *  0.824 ms
root@zy:/home/zy/code/unp/unpv13e/traceroute#

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