NS3网络仿真：ICMPv4协议性能分析

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);1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.

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;  }}1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.

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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