NS3网络仿真（12）： ICMPv4协议

Posted 2020-09-28 wzjhoutai

快乐虾

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ICMP的全称是 Internet ControlMessage Protocol 。

其目的就是让我们可以检測网络的连通状况。ICMP主要是透过不同的类别(Type)与代码(Code) 让机器来识别不同的连接状况。本节利用NS3学习一下此协议。

1.1    报文格式

ICMP的报文格式例如以下：

即ICMP报文是IP报文的数据。而IPv4报文的格式例如以下：

在网上抓一个ping包来看看：

这是一个从192.168.24.1到192.168.24.129的ping包。再看看192.168.24.129的回应：

非常easy和前面的报文格式相应上。

1.2    用NS3生成ICMP的请求包

接下来试试用NS3生成上面的ICMP的请求包。

依照NS3数据包的生成规则，首先须要准备ICMP请求的数据部分，即报文中的abcde...：

	// 填充的数据内容
	uint8_t buffer[2048] = { 0 };
	for (int i = 0; i < m_nCurPacketLen; i++)
	{
		buffer[i] = ‘a‘ + (i % 23);
	}
	Ptr<Packet> data = ns3::Create<Packet>(buffer, m_nCurPacketLen);
接下来填充Icmp Echo的包头：
	// 生成要发送的数据包列表
	Ptr<Packet> pkt = ns3::Create<Packet>();

	// 加入icmp echo头
	Icmpv4Echo eh;
	eh.SetData(data);
	eh.SetSequenceNumber(0x0019/*m_nCurPacketSeq*/);
	eh.SetIdentifier(1);
	pkt->AddHeader(eh);
这里的seq是一个可变的整数，仅仅只是我们为了与上面的数据包一致写入了一个固定的数值。
接下来填充Icmp Header：
	// 加入icmp头
	Icmpv4Header ih;
	ih.SetCode(0);
	ih.SetType(Icmpv4Header::ECHO);
	ih.EnableChecksum();
	pkt->AddHeader(ih);
这里唯一须要注意的是EnableChecksum必须在AddHeader前调用，否则不会生成校验和。
再加上IP包头：
	// 加入IP头
	Ipv4Header iph;
	iph.SetDestination((const char*)dest_ip);
	iph.SetSource((const char*)src_ip);
	iph.SetIdentification(0x49fb);
	iph.SetTtl(64);
	iph.SetProtocol(Icmpv4L4Protocol::PROT_NUMBER);
	iph.SetPayloadSize(pkt->GetSize());
	iph.EnableChecksum();
	pkt->AddHeader(iph);
最后加上以太网包头：
	// 加入以太网头
	EthernetHeader eeh;
	eeh.SetDestination((const char*)dest_mac);
	eeh.SetSource((const char*)src_mac);
	eeh.SetLengthType(ns3::Ipv4L3Protocol::PROT_NUMBER);
	pkt->AddHeader(eeh);
	int len = pkt->CopyData(buffer, 2048);

大功告成！看看我们生成的数据包内容：

与前面从网上抓下来的包一模一样。

 

1.3    用NS3分析ICMP请求包

分析包的过程和构造包的过程刚好相反。从最外面的以太网包一直分析到数据：

/* Callback function invoked by libpcap for every incoming packet */
void CCommonIcmpSendDlg::packet_handler(void *_param, const void *_header, const void *_pkt_data)
{
	uint8_t buffer[2048], *p;
	p = (uint8_t *)_pkt_data + 12;
	if (p[0] != 8 || p[1] != 0)
		return;

	const struct pcap_pkthdr *header = (const struct pcap_pkthdr *)_header;
	Ptr<Packet> pkt = ns3::Create<Packet>((uint8_t*)_pkt_data, header->len);

	// ip 包
	EthernetHeader eh;
	Ipv4Header iph;
	pkt->RemoveHeader(eh);
	pkt->RemoveHeader(iph);
	if (iph.GetProtocol() != Icmpv4L4Protocol::PROT_NUMBER)
		return;

	Icmpv4Header ih;
	Icmpv4Echo ieh;
	SIcmpPacket* ppkt;
	pkt->RemoveHeader(ih);
	if (ih.GetType() == Icmpv4Header::ECHO_REPLY)
	{
		pkt->RemoveHeader(ieh);
		if (ieh.GetIdentifier() != dlg->m_nIcmpId)
			return;
		int seq = ieh.GetSequenceNumber();
.....
		return;
	}
}

1.4    winpcap发包的问题

在发送ICMP包时，使用了pcap_sendpacket函数进行发包，但此函数的发包延迟较大，从函数调用到从网卡上抓到这个包可以有几百个毫秒的延迟。

暂且记下来以供后继參考。

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