Linux网络编程之原始套接字ping协议实现Word文档格式.docx
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//校验和
union{
structih_idseq{//显示数据报
u_int16_ticd_id;
//数据报所在进程的ID
u_int16_6icd_seq;
//数据报序号
}ih_idseq;
}icmp_hun;
#defineicmp_idicmp_hun.ih_idseq.icd_id
#defineicmp_seqicmp_hun.ih_idseq.icd_seq
union{
u_int8_tid_data[i];
//数据
}icmp_dun;
#defineicmp_dataicmp_dun.id_data
}
**/
typedefstructpingm_packet{
structtimevaltv_begin;
//发送的时间
structtimevaltv_end;
//接收到响应包的时间
shortseq;
//序号值
intflag;
//1表示已经发送但没有接收到回应包，0表示接收到响应包
}pingm_packet;
//保存已经发送包的状态值
staticpingm_packetpingpacket[128];
//定义一个包数组
staticpingm_packet*icmp_findpacket（intseq）;
staticunsignedshorticmp_cksum（unsignedchar*data,intlen）;
staticstructtimevalicmp_tvsub（structtimevalend,structtimevalbegin）;
staticvoidicmp_statistics（void）;
staticvoidicmp_pack（structicmp*icmph,intseq,structtimeval*tv,intlength）;
staticinticmp_unpack（char*buf,intlen）;
staticvoid*icmp_recv（void*argv）;
staticvoid*icmp_send（void*argv）;
staticvoidicmp_sigint（intsigno）;
staticvoidicmp_usage（）;
#defineK1024
#defineBUFFERSIZE512
staticunsignedcharsend_buff[BUFFERSIZE];
//定义发送缓冲区的大小
staticunsignedcharrecv_buff[2*K];
//定义接收缓冲区的大小，为防止接收端溢出，接收缓冲区稍微大一些
staticstructsockaddr_indest;
//目的地址
staticintrawsock=0;
//原始套接字描述符
staticpid_tpid=0;
//进程id
staticintalive=0;
//是否接收到退出信号
staticshortpacket_send=0;
//已经发送的数据包数目
staticshortpacket_recv=0;
//已经接收的数据报数目
staticchardest_str[80];
//目的主机字符串
staticstructtimevaltv_begin,tv_end,tv_interval;
//本程序开始发送，结束时间和时间间隔
staticvoidicmp_usage（）{
printf（"
pingaaa.bbb.ccc.ddd\n"
）;
//计算ICMP首部校验和
staticunsignedshorticmp_cksum（unsignedchar*data,intlen）{
intsum=0;
intodd=len&
0x01;
unsignedshort*value=（unsignedshort*）data;
while（len&
0xfffe）{
sum+=*（unsignedshort*）data;
data+=2;
len-=2;
if（odd）{
unsignedshorttmp=（（*data）<
<
8）&
0xff00;
sum+=tmp;
sum=（sum>
>
16）+（sum&
0xffff）;
sum+=（sum>
16）;
return~sum;
//设置ICMP报头
staticvoidicmp_pack（structicmp*icmph,intseq,structtimeval*tv,intlength）{
unsignedchari=0;
icmph->
icmp_type=ICMP_ECHO;
//ICMP回显请求
icmp_code=0;
//code为0
icmp_cksum=0;
//cksum值
icmp_seq=htons（seq）;
//数据报的序列号
icmp_id=htons（pid&
//数据报的ID
for（i=0;
i<
length;
i++）{
icmph->
icmp_data[i]=htons（i）;
//注意主机字节序转换成网络字节序
}//发送的数据
//计算校验和
icmp_cksum=icmp_cksum（（unsignedchar*）icmph,length+8）;
//计算时间差函数
staticstructtimevalicmp_tvsub（structtimevalend,structtimevalbegin）{
structtimevaltv;
tv.tv_sec=end.tv_sec-begin.tv_sec;
tv.tv_usec=end.tv_usec-begin.tv_usec;
if（tv.tv_usec<
0）{
tv.tv_sec--;
tv.tv_usec+=1000000;
returntv;
//发送报文
staticvoid*icmp_send（void*argv）{
tv.tv_usec=0;
tv.tv_sec=1;
//每隔一秒发送报文
gettimeofday（&
tv_begin,NULL）;
//保存程序开始发送数据的时间
while（alive）{
memset（send_buff,0,sizeof（send_buff））;
intsize=0;
tv,NULL）;
//当前包发送的时间
icmp_pack（（structicmp*）send_buff,packet_send,&
tv,203）;
//packet_send为发送包的序号，发送的数据长度为64个字节，填充ICMP首部信息
size=sendto（rawsock,send_buff,203+8,0,（structsockaddr*）&
dest,sizeof（dest））;
//dest为ICMP包发送的目的地址
if（size<
perror（"
sendtoerror"
continue;
}
else{
//在发送包的状态数组找一空闲位置记录发送状态信息
pingm_packet*packet=icmp_findpacket（-1）;
if（packet）{
packet->
seq=packet_send;
flag=1;
packet->
packet_send++;
//发送序号＋1
sleep
（1）;
//寻找一个空闲位置,seq=-1表示空闲位置
staticpingm_packet*icmp_findpacket（intseq）{
inti=0;
pingm_packet*found=NULL;
if（seq==-1）{
for（i=0;
128;
if（pingpacket[i].flag==0）{
found=&
pingpacket[i];
break;
}elseif（seq>
=0）{//查找对应seq的数据包
if（pingpacket[i].seq==seq）{
break;
returnfound;
//获得ICMP接收报文,buf存放的除去了以太网部分的IP数据报文,len为数据长度，ip_hl标识IP头部长度以4字节为单位，获得ICMP数据报后判断是否为ICMP_ECHOREPLY并检查是否为本进程的ID
staticinticmp_unpack（char*buf,intlen）{
inti,iphdrlen;
structip*ip=NULL;
structicmp*icmp=NULL;
intrtt;
//计算往返时延
ip=（structip*）buf;
iphdrlen=ip->
ip_hl*4;
//IP头部长度
icmp=（structicmp*）（buf+iphdrlen）;
//ICMP报文的地址
len-=iphdrlen;
//ICMP报文的长度，ICMP报文至少8个字节
if（len<
8）{
printf（"
ICMPpackets\'
slengthislessthan8\n"
return-1;
//判断ICMP报文的类型是否为ICMP＿ECHOREPLY并且为本进程的PID
if（（icmp->
icmp_type==ICMP_ECHOREPLY）&
&
（icmp->
icmp_id==pid））{
structtimevaltv_interval,tv_recv,tv_send;
//在发送数组中查找已经发送的包
pingm_packet*packet=icmp_findpacket（ntohs（icmp->
icmp_seq））;
//网络字节序转换成主机字节序
if（packet==NULL）{
return-1;
flag=0;
//表示已经响应了
//本包的发送时间
tv_send=packet->
tv_begin;
//读取收到响应包的时间
gettimeofday（&
tv_recv,NULL）;
tv_interval=icmp_tvsub（tv_recv,tv_send）;
//计算往返时延，即RTT
rtt=tv_interval.tv_sec*1000+tv_interval.tv_usec/1000;
//打印ICMP段长度,源IP，包的序列号,TTL,时间差
%dbytefrom%s:
icmp_seq=%uttl=%drtt=%dms\n"
len,inet_ntoa（ip->
ip_src）,icmp->
icmp_seq,ip->
ip_ttl,rtt）;
packet_recv++;
//接收包的数量加1
else{
//接收报文
staticvoid*icmp_recv（void*argv）{
structtimevaltv;
tv.tv_usec=200;
//轮循时间
tv.tv_sec=0;
fd_setreadfd;
while（alive）{
intret=0;
tv.tv_usec=200;
tv.tv_sec=0;
FD_ZERO（&
readfd）;
FD_SET（rawsock,&
ret=select（rawsock+1,&
readfd,NULL,NULL,&
tv）;
intfromlen=0;
structsockaddrfrom;
switch（ret）{
case-1:
//发生错误
case0:
//超时
//printf（"
timeout\n"
default:
//收到数据包
fromlen=sizeof（from）;
intsize=recvfrom（rawsock,recv_buff,sizeof（recv_buff）,0,（structsockaddr*）&
from,&
fromlen）;
//利用原始套接字，原始套接字与IP层网络协议栈核心打交道
if（errno==EINTR）{
recvfromerror"
//解包，得到RTT
ret=icmp_unpack（recv_buff,size）;
if（ret==-1）{
//统计数据结果，成功发送的报文数量，成功接收的报文数量，丢失报文百分比和程序总共运行时间
staticvoidicmp_statistics（void）{
longtime=（tv_interval.tv_sec*1000）+（tv_interval.tv_usec/1000）;
---%spingstatistics---\n"
dest_str）;
//目的IP
%dpacketstransmitted,%drecevied,%d%cpacketloss,time%dms\n"
packet_send,packet_recv,（packet_send-packet_recv）*100/packet_send,'
%'
time）;
//信号处理函数
staticvoidicmp_sigint（intsigno）{
alive=0;
//alive=0程序将会终止
tv_end,NULL）;
//程序结束时间
tv_interval=icmp_tvsub（tv_end,tv_begin）;
//计算程序一共运行了多长时间
return;
//主函数实现
intmain（intargc,char*argv[]）{
structhostent*host=NULL;
structprotoent*protocol=NULL;
charprotoname[]="
icmp"
;
unsignedlonginaddr=1;
intsize=128*K;
intret;
if（argc<
2）{
icmp_usage（）;
//获取协议类型ICMP,协议类型的值作为设置原始套接字的第3个参数,type类型下的具体协议值不止一个，当type为SOCK_RAW
protocol=getprotobyname（protoname）;
if（protocol==NULL）{
getprotobyname（）"
//复制目的地址
memcpy（dest_str,argv[1],strlen（argv[1]）+1）;
memset（pingpacket,0,sizeof（pingm_packet）*128）;
//pingpacket数组初始化
//建立原始套接字
rawsock=socket（AF_INET,SOCK_RAW,protocol->
p_proto）;
if（rawsock<
rawsockerror"
//得到程序的pid
pid=getuid（）;
//增大接收端缓冲区防止接收的包被覆盖
ret=setsockopt（rawsock,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,&
size,sizeof（size））;
SO_RCVBUFERROR"
//输入的目的IP
inaddr=inet_addr（argv[1]）;
//转换成二进制IP
bzero（&
dest.sin_family=AF_INET;
//设置地址族
if（inaddr==INADDR_NONE）{
//输入的是DNS
host=gethostbyname（argv[1]）;
if（host==NULL）{
gethostbyname"
memcpy（（char*）&
dest.sin_addr,host->
h_addr,host->
h_length）;
dest.sin_addr,&
inaddr,sizeof（inaddr））;
inaddr=dest.sin_addr.s_addr;
//由于是ICMP不涉及到端口绑定
PING%s（%d.%d.%d.%d）56（84）bytesofdata.\n"
dest_str,（inaddr&
0x000000FF）>
0,（inaddr&
0x0000FF00）>
8,（inaddr&
0x00FF0000）>
16,（inaddr&
0xFF000000）>
24）;
signal（SIGINT,icmp_sigint）;
alive=1;
//定义两个线程，分别用于发送数据与接收数据
pthread_tsend_id,recv_id;
interr=0;
err=pthread_create（&
send_id,NULL,icmp_send,NULL）;
if（err<
recv_id,NULL,icmp_recv,NULL）;
pthread_join（send_id,NULL）;
//等待子线程结束send
pthread_join（recv_id,NULL）;
//等待子线程的结束recv
close（rawsock）;
icmp_statistics（）;
return0;
运行结果:
PING222.27.253.1（222.27.253.1）56（84）bytesofdata.
60bytefrom222.27.253.1:
icmp_seq=0ttl=255rtt=5ms
icmp_seq=1ttl=255rtt=12ms
icmp_seq=2ttl=255rtt=5ms
icmp_seq=3ttl=255rtt=7ms
icmp_seq=4ttl=255rtt=2ms
icmp_seq=5ttl=255rtt=23ms
icmp_seq=6ttl=255rtt=27ms
icmp_seq=7ttl=255rtt=10ms
icmp_seq=8ttl=255rtt=17ms
icmp_seq
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