Для работы вам понадобится программа traceroute. При работе программа traceroute сначала отправляет одну или несколько дейтаграмм, причем в поле предписанного времени жизни (TTL) в IP-заголовке таких дейтаграмм устанавливается значение 1; затем программа посылает одну или несколько дейтаграмм по тому же адресу, но в поле TTL уже ставится значение 2; далее процесс повторяется с изменением значения TTL на 3 и т. д.
Маршрутизатор должен уменьшать на единицу значение в поле TTL каждой дейтаграммы, которую получает. Если значение в поле TTL достигает 0, маршрутизатор возвращает ICMP-сообщение (тип 11 – значение TTL исчерпано) хосту-отправителю.
Таким образом хост, на котором выполняется программа traceroute, может узнать идентификационные данные всех маршрутизаторов между собой и хостом назначения X. Для этого ему достаточно свериться с IP-адресами источников дейтаграмм, содержащих сообщения протокола ICMP о том, что их значение TTL достигло нуля.
Вам необходима версия программы traceroute, которая умеет рассылать дейтаграммы разной длины.
- Если вы работаете с Windows: Программа tracert, предоставляемая в Windows, не позволяет изменять размер сообщения эхо-запроса ICMP (ping), посылаемого программой tracert. Для этого используйте программу pingplotter. Размер сообщения ICMP с эхо-запросом можно установить явно, выбрав команду меню Edit => Options => Default Settings => Engine, а затем указав значение в поле Packet Size.
- Если вы работаете с Unix:
При помощи команды traceroute из операционных систем Unix можно явно устанавливать размер
UDP-дейтаграммы, отправляемой на хост назначения (в Unix системах вместо ICMP используется
UDP). Это значение вводится в командную строку traceroute сразу же за именем или адресом
хоста назначения. Например, чтобы отправить дейтаграммы traceroute размером 2000 байт на
адрес gaia.cs.umass.edu, может использоваться следующая команда:
traceroute gaia.cs.umass.edu 2000
- Запустите программу Wireshark и начните захват пакетов.
- Запустите pingplotter, выберите имя какого-либо целевого хоста (например, akamai.com). Запустите трассировку для размера пакета Packet Size = 56 байт.
- Остановите трассировку Wireshark.
В вашей трассе вы должны видеть ряд эхо-запросов по протоколу ICMP (при работе с Windows) или UDP-сегмент (в случае с Unix).
- Выберите первое ICMP-сообщение эхо-запроса, отправленное вашим компьютером, и
раскройте часть информации о пакете Internet Protocol в окне подробной информации.
Каков IP-адрес вашего компьютера?
- Найдите заголовок IP-пакета. Какое значение указано здесь в поле протокола верхнего уровня?
- Сколько байт в IP-заголовке? Сколько байт приходится на полезную нагрузку IP-дейтаграммы?
- Отсортируйте отслеженные пакеты по их исходному IP-адресу; для этого щелкните по
заголовку столбца Source. Выберите первое сообщение эхо-запроса, отосланное
вашим компьютером по протоколу ICMP, и раскройте раздел Internet Protocol.
- Какие поля IP-дейтаграммы всегда изменяются от одной дейтаграммы к
следующей в рамках одной последовательности ICMP-сообщений, отсылаемых
компьютером (последовательность – это все сообщения, которые отправляются до конечного хоста)?
- Какие поля не меняются? Какие поля должны оставаться неизменными? Какие
поля должны изменяться? (в рамках одного запуска утилиты)
- Как изменяется значение поля Identification IP-дейтаграммы с каждым
последующим эхо-запросом? Есть ли какая-либо закономерность?
- Какие поля IP-дейтаграммы всегда изменяются от одной дейтаграммы к
следующей в рамках одной последовательности ICMP-сообщений, отсылаемых
компьютером (последовательность – это все сообщения, которые отправляются до конечного хоста)?
- Какое значение содержится в поле Identification (Идентификация), а какое – в поле TTL
(выберите какой-либо один пакет ICMP)?
- Остаются ли эти значения (Identification и TTL) неизменными во всех сообщениях
протокола ICMP, где содержится информация об истечении предписанного времени
жизни; рассмотрите только те из таких сообщений, которые поступили на компьютер с
ближайшего (первого транзитного) маршрутизатора.
- Найдите серии откликов ICMP, в которых содержатся сообщения об истечении
предписанного времени жизни (time-to-live exceeded). Выберите один из пакетов.
Какое значение содержится в поле Identification (Идентификация), а какое – в поле TTL?
- Фрагментация. Остановите захват пакетов в Wireshark. Измените размер пакета
Packet Size = 3500 байт. Снова запустите захват пакетов в Wireshark и перезапустите
трассировку. (Для Unix заново запустите traceroute с длиной пакета 3500 байт).
Найдите первое сообщение протокола ICMP с эхо-запросом, поступившее на ваш
компьютер (с уже измененным размером пакета).
- Было ли это сообщение фрагментировано между двумя или более IP-дейтаграммами?
Если да, то сколько фрагментов было создано?
- Какие поля IP-заголовка изменяются в разных фрагментах?
- Было ли это сообщение фрагментировано между двумя или более IP-дейтаграммами?
Если да, то сколько фрагментов было создано?
Реализуйте консольное приложение для эхо-запросов (пингования) с помощью ICMP-запросов и ответов. Приложение отправляет ICMP-пакеты («эхо-запрос» или «пинг») на целевой хост и слушает ICMP-ответы («эхо-ответ») от него. Обычно при получении ответов измеряется время оборота (RTT), фиксируются потери пакетов и выводится статистическая сводка о полученных ответах (минимальное, максимальное и среднее значение времени оборота, а в некоторых версиях еще и стандартное отклонение от среднего).
Вам потребуется написать только клиентскую часть программы, а функциональные возможности, необходимые на стороне сервера, встроены почти во все операционные системы. Приложение должно отправлять эхо-запросы на определенный хост через одну секунду. Каждое такое сообщение-запрос содержит данные, которые включают в себя отметку времени. После отправки каждого пакета приложение ждет получения ответного сообщения в течение одной секунды. Если ответа нет, то клиент предполагает, что пакет запроса или ответный пакет были потеряны в сети (или целевой хост недоступен).
В этой работе необходимо будет разобраться с тем, как организовать проверку контрольных сумм и создание заголовков для ICMP пакетов.
Реализуйте приложение для эхо-запросов (пингования) с помощью ICMP-запросов и ответов.
Сделайте скриншоты результатов пингования двух различных хостов назначения, находящихся на разных континентах.
todo
Организуйте вывод на консоль так, как это сделано в стандартной утилите ping: нужно вывести минимальное, максимальное и среднее значение RTT в конце каждого ответа от сервера. Дополнительно вычислите коэффициент потери пакетов (в процентах).
todo
Ваша программа обрабатывает только тайм-ауты в получении ICMP-ответов. Добавьте к ней функционал анализа кодов ошибок протокола ICMP и вывод соответствующих результатов для пользователя. Примерами кодов ошибок ICMP являются: 0 – сеть назначения недоступна, 1 – хост назначения недоступен.
Приложите скриншот вывода одной из ошибок.
todo
| Биты | 160-167 | 168-175 | 176-183 | 184-191 |
|---|---|---|---|---|
| 160 | Тип | Код | Контрольная сумма | |
| 192 | Идентификатор | Номер последовательности | ||
ICMP-заголовок начинается после 160-го бита IP-заголовка
- Тип – тип сообщения ICMP
- Код – подтип заданного типа
- Контрольная сумма – вычисляемые для всего ICMP-пакета целиком данные для проверки ошибок. При вычислении контрольной суммы значение поля полагается равным нулю
- Идентификатор – значение, возвращаемое в случае, когда сообщение является эхо-ответом
- Номер последовательности – значение, возвращаемое в случае, когда сообщение является эхо-ответом
Эхо-запрос – это сообщение ICMP, данные которого должны быть возвращены обратно в эхо-ответе от принимающего хоста.
- Тип ICMP для эхо-запроса равен 8.
- Код устанавливается в значение 0.
- Идентификатор и номер последовательности используются клиентом, чтобы идентифицировать соответствующие друг другу пары запрос-ответ. На практике большинство систем семейства Linux используют уникальный идентификатор для каждого процесса пингования, а номер последовательности – увеличивающееся в течение этого процесса число.
- Данные, полученные в эхо-запросе, должны полностью быть включены в эхо-ответ.
Эхо-ответ – это сообщение ICMP, генерируемое в ответ на эхо-запрос.
- Тип ICMP и код для эхо-ответа устанавливаются в 0.
- Идентификатор и номер последовательности используются клиентом для определения соответствия пар запрос-ответ.
- Данные, полученные в эхо-запросе, должны полностью быть включены в эхо-ответ.
Реализуйте протокол конвейерной передачи данных GBN. Продемонстрируйте работоспособность вашего решения на примере консольного клиент-серверного приложения, в котором клиент отправляет серверу файл с данными. Основные шаги при передаче и получении пакетов должны выводиться в лог. По логу должно быть видно состояние клиента/сервера: какие пакеты находятся в окне передачи, на какие получены подтверждения, на какие еще нет, а какие еще не переданы.
Приложите файлы с логами клиента и сервера или скрин работы программы.
Пример вывода на консоль приложения, которое было рассмотрено на практике:
todo