背景：我们的设备上有个链路探测的功能，会定时请求公网的某个 IP 地址，以探测网络是不是连通的。具体的做法是会使用 icmp 或 dns 探测远端服务器，看请求能否正常响应，如果有响应，则认为链路正常，否则则认为不正常，需要采取对应的措施。但是问题的现象是每隔一段时间后，探测包就收不到回复了，导致我们认为线路异常。而实际上网络还是通的，使用系统自带的 ping 和 nslookup 工具也是没问题的。
最后抓包分析，怀疑是 IP 数据包中的 identify 字段为 0 导致的，因为不回复的都是为 0 的 id：
因此，我们就打算先把这 id 改掉试试。本身的实现上，我们使用的是原始套接字来构造 icmp 和 dns 请求，没办法控制 ip.id 。要想修改 ip.id，必须让内核放弃自动填充 ip 头的操作。要想做到这一点，需要用到 socket 选项中的 IP_HDRINCL 选项，它的作用就是告诉内核不要填充头部：
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val = 1; setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &val, sizeof(val)); |
注意事项：
- IP 报文中，如果校验和设置为 0，内核会帮我们自动填充。但在 ICMP 报文中，内核不会自动填充。
- 如果不填写源地址，内核也会自动帮我们填充。
以下是一个自己修改的 PING 包示例代码：
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#include <arpa/inet.h> #include <netdb.h> #include <netinet/in.h> #include <netinet/in_systm.h> #include <netinet/ip.h> #include <netinet/ip_icmp.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> /* * 计算校验和的函数 * @ptr 待计算校验和的数据 * @nbytes 数据长度 * @return 返回校验和 */ unsigned short check_sum(unsigned short *ptr, int nbytes) { register long sum; unsigned short oddbyte; register short answer; sum = 0; while (nbytes > 1) { sum += *ptr++; nbytes -= 2; } if (nbytes == 1) { oddbyte = 0; *((unsigned char *)&oddbyte) = *(unsigned char *)ptr; sum += oddbyte; } sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff); sum = sum + (sum >> 16); answer = (short)~sum; return (answer); } int main(int argc, char *argv[]) { int sock, val; char buf[1024]; // IP 包头 struct iphdr *iph = (struct ip *)buf; // ICMP 包头 struct icmphdr *icmph = (struct icmphdr *)(iph + 1); socklen_t addr_len; struct sockaddr_in dst; struct sockaddr_in src_addr, dst_addr; if (argc < 3) { printf("\nUsage: %s <saddress> <dstaddress>\n", argv[0]); return 0; } bzero(buf, sizeof(buf)); // 创建原始套接字 if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP)) < 0) { perror("socket() error"); /* If something wrong, just exit */ return -1; } val = 1; // 告诉内核我们自己填充 IP 头部 if (setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &val, sizeof(val)) < 0) { perror("setsockopt() for IP_HDRINCL error"); return -1; } // 填充 IP 头部 iph->ihl = 5; // ip 头部的长度/4 iph->version = 4; // 版本信息 iph->tos = 0; iph->tot_len = sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct icmphdr); // 总长度等于 ip 头部+icmp 总长度 iph->id = htons(4321); iph->frag_off = 0; iph->ttl = 128; iph->protocol = IPPROTO_ICMP; iph->check = 0; // 让内核自己去计算校验和 iph->saddr = inet_addr(argv[1]); iph->daddr = inet_addr(argv[2]); // check sum // iph->check = check_sum((unsigned short *)buf, iph->tot_len); dst.sin_addr.s_addr = iph->daddr; dst.sin_family = AF_INET; // 添加 ICMP 包头 icmph->type = ICMP_ECHO; icmph->code = 0; icmph->checksum = 0; icmph->un.echo.id = htons(9987); icmph->un.echo.sequence = htons(9988); // 首部检验和 icmph->checksum = check_sum((void *)icmph, sizeof(struct icmphdr)); addr_len = sizeof(dst); // 发数据 val = sendto(sock, buf, iph->tot_len, 0, (struct sockaddr *)&dst, addr_len); if (val < 0) { perror("sendto() error\n"); } else { printf("sendto() is OK\n"); } // 收数据 val = recvfrom(sock, buf + 30, sizeof(buf) - 30, 0, NULL, NULL); if (val < 0) { perror("recv from error"); } else { printf("recv %d bytes data\n", val); iph = (void *)(buf + 30); icmph = (struct icmphdr *)(iph + 1); printf("icmp type: %d, icmp code = %d, seq = %u, id = %u\n", icmph->type, icmph->code, ntohs(icmph->un.echo.sequence), ntohs(icmph->un.echo.id)); } // 关闭 socket close(sock); return 0; }; |
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