用C语言实现Ping程序Word格式文档下载.docx
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{
#if__BYTE_ORDER==__LITTLE_ENDIAN
unsignedintip_hl:
4;
/*headerlength*/
unsignedintip_v:
/*version*/
#endif
#if__BYTE_ORDER==__BIG_ENDIAN
u_int8_tip_tos;
/*typeofservice*/
u_shortip_len;
/*totallength*/
u_shortip_id;
/*identification*/
u_shortip_off;
/*fragmentoffsetfield*/
#defineIP_RF0x8000/*reservedfragmentflag*/
#defineIP_DF0x4000/*dontfragmentflag*/
#defineIP_MF0x2000/*morefragmentsflag*/
#defineIP_OFFMASK0x1fff/*maskforfragmentingbits*/
u_int8_tip_ttl;
/*timetolive*/
u_int8_tip_p;
/*protocol*/
u_shortip_sum;
/*checksum*/
structin_addrip_src,ip_dst;
/*sourceanddestaddress*/
};
其中ping程序只使用以下数据：
∙IP报头长度IHL（InternetHeaderLength）?
D?
D以４字节为一个单位来记录IP报头的长度，是上述IP数据结构的ip_hl变量。
∙生存时间TTL（TimeToLive）?
D以秒为单位，指出IP数据报能在网络上停留的最长时间，其值由发送方设定，并在经过路由的每一个节点时减一，当该值为０时，数据报将被丢弃，是上述IP数据结构的ip_ttl变量。
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ICMP报头格式
ICMP报文分为两种，一是错误报告报文，二是查询报文。
每个ICMP报头均包含类型、编码和校验和这三项内容，长度为８位，８位和１６位，其余选项则随ICMP的功能不同而不同。
Ping命令只使用众多ICMP报文中的两种：
"
请求回送'
（ICMP_ECHO）和"
请求回应'
（ICMP_ECHOREPLY）。
在Linux中定义如下：
#defineICMP_ECHO0
#defineICMP_ECHOREPLY8
这两种ICMP类型报头格式如下：
在Linux中ICMP数据结构（<
netinet/ip_icmp.h>
structicmp
{
u_int8_ticmp_type;
/*typeofmessage,seebelow*/
u_int8_ticmp_code;
/*typesubcode*/
u_int16_ticmp_cksum;
/*onescomplementchecksumofstruct*/
union
u_charih_pptr;
/*ICMP_PARAMPROB*/
structin_addrih_gwaddr;
/*gatewayaddress*/
structih_idseq/*echodatagram*/
u_int16_ticd_id;
u_int16_ticd_seq;
}ih_idseq;
u_int32_tih_void;
/*ICMP_UNREACH_NEEDFRAG--PathMTUDiscovery（RFC1191）*/
structih_pmtu
u_int16_tipm_void;
u_int16_tipm_nextmtu;
}ih_pmtu;
structih_rtradv
u_int8_tirt_num_addrs;
u_int8_tirt_wpa;
u_int16_tirt_lifetime;
}ih_rtradv;
}icmp_hun;
#defineicmp_pptricmp_hun.ih_pptr
#defineicmp_gwaddricmp_hun.ih_gwaddr
#defineicmp_idicmp_hun.ih_idseq.icd_id
#defineicmp_seqicmp_hun.ih_idseq.icd_seq
#defineicmp_voidicmp_hun.ih_void
#defineicmp_pmvoidicmp_hun.ih_pmtu.ipm_void
#defineicmp_nextmtuicmp_hun.ih_pmtu.ipm_nextmtu
#defineicmp_num_addrsicmp_hun.ih_rtradv.irt_num_addrs
#defineicmp_wpaicmp_hun.ih_rtradv.irt_wpa
#defineicmp_lifetimeicmp_hun.ih_rtradv.irt_lifetime
struct
u_int32_tits_otime;
u_int32_tits_rtime;
u_int32_tits_ttime;
}id_ts;
structipidi_ip;
/*optionsandthen64bitsofdata*/
}id_ip;
structicmp_ra_addrid_radv;
u_int32_tid_mask;
u_int8_tid_data[1];
}icmp_dun;
#defineicmp_otimeicmp_dun.id_ts.its_otime
#defineicmp_rtimeicmp_dun.id_ts.its_rtime
#defineicmp_ttimeicmp_dun.id_ts.its_ttime
#defineicmp_ipicmp_dun.id_ip.idi_ip
#defineicmp_radvicmp_dun.id_radv
#defineicmp_maskicmp_dun.id_mask
#defineicmp_dataicmp_dun.id_data
};
使用宏定义令表达更简洁,其中ICMP报头为８字节,数据报长度最大为64K字节。
1.校验和算法?
D这一算法称为网际校验和算法，把被校验的数据１６位进行累加，然后取反码，若数据字节长度为奇数，则数据尾部补一个字节的０以凑成偶数。
此算法适用于IPv4、ICMPv4、IGMPV4、ICMPv6、UDP和TCP校验和，更详细的信息请参考RFC1071，校验和字段为上述ICMP数据结构的icmp_cksum变量。
2.标识符?
D用于唯一标识ICMP报文,为上述ICMP数据结构的icmp_id宏所指的变量。
3.顺序号?
Dping命令的icmp_seq便由这里读出，代表ICMP报文的发送顺序，为上述ICMP数据结构的icmp_seq宏所指的变量。
Ping命令中需要显示的信息，包括icmp_seq和ttl都已有实现的办法，但还缺rtt往返时间。
为了实现这一功能，可利用ICMP数据报携带一个时间戳。
使用以下函数生成时间戳：
#include
intgettimeofday（structtimeval*tp,void*tzp）
其中timeval结构如下：
structtimeval{
longtv_sec;
longtv_usec;
}
其中tv_sec为秒数，tv_usec微秒数。
在发送和接收报文时由gettimeofday分别生成两个timeval结构，两者之差即为往返时间,即ICMP报文发送与接收的时间差，而timeval结构由ICMP数据报携带,tzp指针表示时区，一般都不使用，赋NULL值。
数据统计
系统自带的ping命令当它接送完所有ICMP报文后，会对所有发送和所有接收的ICMP报文进行统计，从而计算ICMP报文丢失的比率。
为达此目的，定义两个全局变量：
接收计数器和发送计数器，用于记录ICMP报文接受和发送数目。
丢失数目=发送总数-接收总数，丢失比率=丢失数目/发送总数。
现给出模拟Ping程序功能的代码如下：
/***********************************************************
*作者:
梁俊辉*
*时间:
2001年10月*
*名称：
myping.c*
*说明:
本程序用于演示ping命令的实现原理*
***********************************************************/
#include<
stdio.h>
signal.h>
arpa/inet.h>
sys/types.h>
sys/socket.h>
unistd.h>
netinet/in.h>
netdb.h>
setjmp.h>
errno.h>
#definePACKET_SIZE4096
#defineMAX_WAIT_TIME5
#defineMAX_NO_PACKETS3
charsendpacket[PACKET_SIZE];
charrecvpacket[PACKET_SIZE];
intsockfd,datalen=56;
intnsend=0,nreceived=0;
structsockaddr_indest_addr;
pid_tpid;
structsockaddr_infrom;
structtimevaltvrecv;
voidstatistics（intsigno）;
unsignedshortcal_chksum（unsignedshort*addr,intlen）;
intpack（intpack_no）;
voidsend_packet（void）;
voidrecv_packet（void）;
intunpack（char*buf,intlen）;
voidtv_sub（structtimeval*out,structtimeval*in）;
voidstatistics（intsigno）
{printf（"
\n--------------------PINGstatistics-------------------\n"
）;
printf（"
%dpacketstransmitted,%dreceived,%%%dlost\n"
nsend,nreceived,
（nsend-nreceived）/nsend*100）;
close（sockfd）;
exit
（1）;
}
/*校验和算法*/
unsignedshortcal_chksum（unsignedshort*addr,intlen）
{intnleft=len;
intsum=0;
unsignedshort*w=addr;
unsignedshortanswer=0;
/*把ICMP报头二进制数据以2字节为单位累加起来*/
while（nleft>
1）
{sum+=*w++;
nleft-=2;
}
/*若ICMP报头为奇数个字节，会剩下最后一字节。
把最后一个字节视为一个2字节数据的高字节，这个2字节数据的低字节为0，继续累加*/
if（nleft==1）
{*（unsignedchar*）（&
answer）=*（unsignedchar*）w;
sum+=answer;
sum=（sum>
>
16）+（sum&
0xffff）;
sum+=（sum>
16）;
answer=~sum;
returnanswer;
/*设置ICMP报头*/
intpack（intpack_no）
{inti,packsize;
structicmp*icmp;
structtimeval*tval;
icmp=（structicmp*）sendpacket;
icmp->
icmp_type=ICMP_ECHO;
icmp_code=0;
icmp_cksum=0;
icmp_seq=pack_no;
icmp_id=pid;
packsize=8+datalen;
tval=（structtimeval*）icmp->
icmp_data;
gettimeofday（tval,NULL）;
/*记录发送时间*/
icmp_cksum=cal_chksum（（unsignedshort*）icmp,packsize）;
/*校验算法*/
returnpacksize;
/*发送三个ICMP报文*/
voidsend_packet（）
{intpacketsize;
while（nsend<
MAX_NO_PACKETS）
{nsend++;
packetsize=pack（nsend）;
/*设置ICMP报头*/
if（sendto（sockfd,sendpacket,packetsize,0,
（structsockaddr*）&
dest_addr,sizeof（dest_addr））<
0）
{perror（"
sendtoerror"
continue;
sleep
（1）;
/*每隔一秒发送一个ICMP报文*/
/*接收所有ICMP报文*/
voidrecv_packet（）
{intn,fromlen;
externinterrno;
signal（SIGALRM,statistics）;
fromlen=sizeof（from）;
while（nreceived<
nsend）
{alarm（MAX_WAIT_TIME）;
if（（n=recvfrom（sockfd,recvpacket,sizeof（recvpacket）,0,
from,&
fromlen））<
0）
{if（errno==EINTR）continue;
perror（"
recvfromerror"
gettimeofday（&
tvrecv,NULL）;
/*记录接收时间*/
if（unpack（recvpacket,n）==-1）continue;
nreceived++;
/*剥去ICMP报头*/
intunpack（char*buf,intlen）
{inti,iphdrlen;
structip*ip;
structtimeval*tvsend;
doublertt;
ip=（structip*）buf;
iphdrlen=ip->
ip_hl<
<
2;
/*求ip报头长度,即ip报头的长度标志乘4*/
icmp=（structicmp*）（buf+iphdrlen）;
/*越过ip报头,指向ICMP报头*/
len-=iphdrlen;
/*ICMP报头及ICMP数据报的总长度*/
if（len<
8）/*小于ICMP报头长度则不合理*/
{printf（"
ICMPpackets\'
slengthislessthan8\n"
return-1;
/*确保所接收的是我所发的的ICMP的回应*/
if（（icmp->
icmp_type==ICMP_ECHOREPLY）&
&
（icmp->
icmp_id==pid））
{tvsend=（structtimeval*）icmp->
tv_sub（&
tvrecv,tvsend）;
/*接收和发送的时间差*/
rtt=tvrecv.tv_sec*1000+tvrecv.tv_usec/1000;
/*以毫秒为单位计算rtt*/
/*显示相关信息*/
%dbytefrom%s:
icmp_seq=%uttl=%drtt=%.3fms\n"
len,
inet_ntoa（from.sin_addr）,
icmp_seq,
ip->
ip_ttl,
rtt）;
elsereturn-1;
main（intargc,char*argv[]）
{structhostent*host;
structprotoent*protocol;
unsignedlonginaddr=0l;
intwaittime=MAX_WAIT_TIME;
intsize=50*1024;
if（argc<
2）
usage:
%shostname/IPaddress\n"
argv[0]）;
if（（protocol=getprotobyname（"
icmp"
））==NULL）
getprotobyname"
/*生成使用ICMP的原始套接字,这种套接字只有root才能生成*/
if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_RAW,protocol->
p_proto））<
socketerror"
/*回收root权限,设置当前用户权限*/
setuid（getuid（））;
/*扩大套接字接收缓冲区到50K这样做主要为了减小接收缓冲区溢出的
的可能性,若无意中ping一个广播地址或多播地址,将会引来大量应答*/
setsockopt（sockfd,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,&
size,sizeof（size））;
bzero（&
dest_addr,sizeof（dest_addr））;
dest_addr.sin_family=AF_INET;
/*判断是主机名还是ip地址*/
if（inaddr=inet_addr（argv[1]）==INADDR_NONE）
{if（（host=gethos
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