套接字 (SOCK_RAW + IPPROTO_ICMP) 无法读取 TTL 响应

Question

我在 Windows 上创建了一个 ping 实用程序。我正在使用带有 ICMP 协议的原始套接字。我是我电脑的本地管理员。

由于代码很多，我不想在这里粘贴，但我找到了一个与我的winsock2advancedrawsocket11bhttp://www.winsocketdotnetworkprogramming.com/winsock2programming/winsock2advancedrawsocket11b.html非常相似的示例

我下载了，测试了一下，发现和我的问题一样。 TTL 过期时（在 IP 标头中）我没有收到响应。我虽然使用 RAW 套接字让我阅读？

假设我想在 ping 上强制“ttl expired”，所以我向“google.com”发送一个 ttl 为 2 的 ping。

ping -i 2 -n 1 google.com

这给了我以下结果

Reply from 204.80.6.137: TTL expired in transit.
Reply from 204.80.6.137: TTL expired in transit.

使用我的应用程序，我发送相同的 ping 请求并查看我在 Wireshark 中收到的内容。我收到一个 ICMP 数据包发送给谷歌，另一个数据包来自我的路由器，告诉我 TTL 已过期。那么，为什么 Windows 上的原始套接字也没有收到此消息？即使 TTL 已过期，是否有强制读取 ip header 的选项？

所以我认为 Windows ping.exe 实用程序过滤数据包的效果比我们使用 Winsock API 更好/不同？

作为参考，这是创建套接字的方式：

#include <winsock2.h> 
#include <ws2tcpip.h> 
#include <mstcpip.h>
#include <windows.h>
#include <stdint.h>
#include <vector>
#include <algorithm>

struct IPV4_HDR
{
    unsigned char ip_header_len : 4;
    unsigned char ip_version : 4;
    unsigned char ip_tos;
    unsigned short ip_total_length;
    unsigned short ip_id;

    unsigned char ip_frag_offset : 5;

    unsigned char ip_more_fragment : 1;
    unsigned char ip_dont_fragment : 1;
    unsigned char ip_reserved_zero : 1;

    unsigned char ip_frag_offset1;

    unsigned char ip_ttl;
    unsigned char ip_protocol;
    unsigned short ip_checksum;
    unsigned int ip_srcaddr;
    unsigned int ip_destaddr;
};

struct ICMP_HDR
{
    BYTE type;
    BYTE code;
    USHORT checksum;
    USHORT id;
    USHORT seq;
};

unsigned short compute_checksum(unsigned short* buffer, int size)
{
    unsigned long cksum = 0;
    while (size > 1)
    {
        cksum += *buffer++;
        size -= sizeof(unsigned short);
    }
    if (size)
    {
        cksum += *(char*)buffer;
    }

    cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
    cksum += (cksum >> 16);
    return (unsigned short)(~cksum);
}

void send_receive_ping(SOCKET icmp_sock)
{
    std::vector<char> receive_buffer;
    receive_buffer.resize(65536);
    std::fill(receive_buffer.begin(), receive_buffer.end(), 0);
    char *Buffer = receive_buffer.data();

    int recv_bytes = 0;
    DWORD start_time = GetTickCount();
    bool first_time_in_loop = true;
    do
    {
        if ( (first_time_in_loop == true 
            || GetTickCount() - start_time > 5000))
        {
            OutputDebugString(L"Sending an ICMP packet....\n");
            send_icmp_packet(icmp_sock);

            first_time_in_loop = false;
            start_time = GetTickCount();
        }

        recv_bytes = recvfrom(icmp_sock, Buffer, 65536, 0, 0, 0);
        if (recv_bytes > 0)
        {
            // Handle received packet
        }
        else
        {
            break;
        }
    } while (recv_bytes > 0);
}

void send_icmp_packet(SOCKET icmp_sock)
{
    sockaddr_in sockaddr_in_dst = {};
    sockaddr_in_dst.sin_family = AF_INET;
    sockaddr_in_dst.sin_port = 0;
    sockaddr_in_dst.sin_addr.s_addr = inet_addr("184.150.168.247"); // google.com

    std::vector<char> send_buffer;
    send_buffer.resize(sizeof(IPV4_HDR) + sizeof(ICMP_HDR));
    std::fill(send_buffer.begin(), send_buffer.end(), 0);

    IPV4_HDR *ipv4_header = (IPV4_HDR *)send_buffer.data();
    ipv4_header->ip_header_len = 5;
    ipv4_header->ip_version = 4;
    ipv4_header->ip_tos = 16;
    ipv4_header->ip_total_length = htons( send_buffer.size() );
    ipv4_header->ip_id = htons(0);
    ipv4_header->ip_ttl = 64;
    //ipv4_header->ip_ttl = 2;
    ipv4_header->ip_protocol = IPPROTO_ICMP;
    ipv4_header->ip_srcaddr = dest.sin_addr.s_addr;
    ipv4_header->ip_destaddr = sockaddr_in_dst.sin_addr.s_addr;
    ipv4_header->ip_checksum = compute_checksum((unsigned short *)ipv4_header, sizeof(IPV4_HDR));

    static unsigned short seq = 0;
    ICMP_HDR *icmp_header = (ICMP_HDR *)(send_buffer.data() + sizeof(IPV4_HDR));
    icmp_header->type = 8;
    icmp_header->seq = seq++;
    icmp_header->id = 888;
    icmp_header->checksum = compute_checksum((unsigned short *)icmp_header, sizeof(ICMP_HDR));

    ret = sendto(icmp_sock, (char *)send_buffer.data(), send_buffer.size(),
        0, (sockaddr *)&sockaddr_in_dst, sizeof(sockaddr_in_dst));
}


int main()
{
    WSADATA ws;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &ws);

    SOCKET icmp_sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP);

    char hostname[256];
    gethostname(hostname, sizeof(hostname));

    hostent *local = gethostbyname(hostname);

    sockaddr_in source;
    memset(&source, 0, sizeof(source));
    memcpy(&source.sin_addr.s_addr, local->h_addr_list[0], sizeof(source.sin_addr.s_addr));
    source.sin_family = AF_INET;
    source.sin_port = 0;

    bind(icmp_sock, (sockaddr *)&source, sizeof(source));

    int recv_all_opt = 1;
    int ioctl_read = 0;
    WSAIoctl(icmp_sock, SIO_RCVALL, &recv_all_opt, sizeof(recv_all_opt), 0, 0, (LPDWORD)&ioctl_read, 0, 0);

    int ip_header_include = 1;
    setsockopt(icmp_sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&ip_header_include, sizeof(ip_header_include));

    send_receive_ping(icmp_sock);

    closesocket(icmp_sock);
    WSACleanup();

    return 0;
}    

前面的代码似乎运行良好，但我仍然无法从 IP 消息中获取过期的 TLL。就像操作系统窃取了软件包一样。我敢打赌是因为我要求阅读 ICMP 消息，而 TLL 在 IP 标头中。因此，如果 IP 标头有问题，操作系统会丢弃该消息并且我的套接字无法读取它。所以我尝试使用套接字 IPPROTO_IP ：

sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_IP);

我仍然没有收到 TTL 过期消息，最糟糕的是我有时会丢失数据包。我在 Wireshark 中看到了它们，但我没有将它们放在我的插座上。有人知道为什么吗？

Answer 1

这似乎正是您所怀疑的，Windows 正在转移 TTL Exceeded 响应，并且它们没有到达原始套接字。我遇到了同样的问题，到目前为止我找到的最好的解释是this discussion of porting the MTR traceroute-style utility to Windows。

真正可悲的是，当我第一次开始在 Windows 环境中使用原始套接字时，它曾经在 2012-2013 年的 Windows 7 上工作。几年过去了，突然之间，同一台机器上的相同代码不再收到 TTL Exceeded 消息。

根据您的应用程序，您可以通过直接调用 ICMP.DLL 来解决问题，如上面链接中所述。这段代码from the P2PScrapper project 可能是一个不错的起点。

Answer 2

您应该在 Windows 防火墙中简单地允许 ICMP。创建入站规则，在协议中选择 ICMP 并设置“允许”。