课程设计Ping程序设计与实现.docx
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课程设计Ping程序设计与实现
课程设计
课程名称____计算机网络_____
题目名称_Ping程序设计与实现
学生学院____计算机学院____
专业班级____08计科4班___
学号_______
2011年1月8日
一、课程设计目的
本次课程设计的目的旨在通过网络相关程序的编写，使我们能深入理解TCP/IP协议机制，以及初步掌握基于Winsocket的网络编程技术。
同时巩固相关的理论知识，为以后程序开发打下良好而又坚实的基础。
二、知识准备
1、ICMP协议
互联网控制信息协议（InternetCONTROLMessageProtocol），用于错误报告和调试。
该协议是TCP/IP协议集中的一个子协议，属于网络层协议，主要用于在主机与路由器之间传递控制信息，包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。
当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时，会自动发送ICMP消息。
我们可以通过Ping命令发送ICMP回应请求消息并记录收到ICMP回应回复消息，通过这些消息来对网络或主机的故障提供参考依据。
常见ICMP报文有响应请求报文，目标不可到达、源抑制和超时报文，此外还有时间戳报文。
2、Ping工作原理
Ping的原理就是首先建立通道，然后发送包，对方接受后返回信息，这个包至少包括以下内容：
发送的时候，包的内容包括对方的ip地址和自己的地址，还有序列数；回送的时候包括双方地址，还有时间等，主要是接受方在都是在操作系统内核里做好的，时刻在监听。
Ping程序生成一个icmp“回送请求”，将其发送给目的主机。
通过检测是否可以收到目标主机的应答，便可以知道网络的连通性。
（3）Tracert工作原理
透过向目标发送不同IP生存时间（TTL）值的ICMP回应数据包，Tracert诊断程序确定到目标所采取的路由。
要求路径上的每个路由器在转发数据包之前至少将数据包上的TTL递减1。
数据包上的TTL减为0时，路由器应该将“ICMP已超时”的消息发回源系统。
Tracert先发送TTL为1的响应数据包，并在随后的每次发送过程将TTL递增1，直到目标响应或TTL达到最大值，从而确定路由。
透过检查中间路由器发回的“ICMP已超时”的消息确定路由。
三、界面设计及数据结构的说明
1、MFC界面设计建立流程
步骤一：
打开VC6.0，点击文件选项，在project选项卡中选择MFCAppwizard（exe），项目名称为ping。
步骤二：
在新窗口中选择窗口类型为基于对话框的类型。
步骤三：
设置界面选项
步骤四：
设置窗口类型
步骤五：
选择相应类，点击finish完成。
界面建立成功后添加相应按钮及功能模块。
主界面设计如下：
2、数据结构的定义及说明
（1）定义IP头部
typedefstruct_IpHeader
{
unsignedintHeaderLength:
4;//头部长度
unsignedintVersion:
4;//IP版本号
unsignedcharTypeOfService;//服务类型
unsignedshortTotalLength;//收发包的总长度
unsignedshortIdentification;//唯一校验符
unsignedshortFragmentationFlags;//标志位
unsignedcharTTL;//生存时间
unsignedcharProtocol;//协议类型（TCP,UDP等）
unsignedshortCheckSum;//IP头部校验和
unsignedintsourceIPAddress;//源地址
unsignedintdestIPAddress;//目的地址
}IpHeader;
（2）定义ICMP头部
typedefstruct_IcmpHeader
{
BYTEIcmpType;//icmp类型
BYTEIcmpCode;//编码类型
USHORTIcmpChecksum;//icmp校验和
USHORTIcmpId;
USHORTIcmpSeq;//icmp序列号
ULONGIcmpTimestamp;//头部无标准定义，但仍需保留
}IcmpHeader;
（3）CIcmp类
classCIcmp:
publicCSocket
{
public:
BOOLOpenNewSocket（HWNDhWnd,unsignedintNotificationMessage,longNotifyEvents）;
BOOLOpenNewSocket（HWNDhWnd,unsignedintNotificationMessage,longNotifyEvents,intAFamily,intAType,intAProtocol）;
intCloseIcmpSocket（void）;
BOOLConnect（intReceiveTimeout,intSendTimeout）;
BOOLConnect（LPINTReceiveTimeout,LPINTSendTimeout,intAFamily,intAType,intAProtocol）;
intSetTTL（intTTL）;
intSetAsynchNotification（HWNDhWnd,unsignedintMessage,longEvents）;
intReceive（LPSTRpIcmpBuffer,intIcmpBufferSize）;
unsignedlongGetIPAddress（LPSTRiHostName）;
intPing（LPSTRpIcmpBuffer,intIcmpBufferSize）;
unsignedshortIcmpChecksum（unsignedshortFAR*lpBuf,intLen）;
voidDisplayError（CStringErrorType,CStringFunctionName）;
public:
CIcmp（void）;
CIcmp（CIcmp©）;
~CIcmp（void）;
private:
public:
LPIcmpHeaderpIcmpHeader;
LPIpHeaderpIpHeader;
SOCKETicmpSocket;
SOCKADDR_INicmpSockAddr;
SOCKADDR_INrcvSockAddr;
DWORDicmpRoundTripTime;
DWORDicmpPingSentAt;
DWORDicmpPingReceivedAt;
inticmpRcvLen;
inticmpHops;
inticmpMaxHops;
inticmpCurSeq;
inticmpCurId;
inticmpPingTimer;
inticmpSocketError;
inticmpSocketErrorMod;
unsignedlongicmpHostAddress;
protected:
};
typedefCIcmpFAR*LPIcmp;
（4）CPingPlusDlg类
classCPingPlusDlg:
publicCDialog
{
enumImageType
{
Icon_Blank,
Icon_BlueArrow
};
private:
voidStopTimer（）;
voidStartTimer（）;
voidChangeIconState（void）;
BOOLInitSockets（）;
BOOLFetchWinsockSettings（）;
BOOLLoadRegValues（void）;
voidSaveRegValues（）;
voidSendPing（void）;
unsignedlongHostIPAddress（）;
voidUpdateTrace（）;
voidDisplayTrace（LPCSTRTripTimeMessage,LPCSTRIPAddressMessage,LPCSTRHostMessage）;
voidEndTrace（void）;
voidInitImageList（）;
intAddListColumn（intcolumn,intlfmt,intlmaxwidth,LPSTRltext,intlsubitem）;
voidDisplayBlankLine（void）;
voidSetTraceSequence（intSeq,intFocusItem,ImageTypeFocusImage）;
voidSetTraceFocus（intFocusItem,intFocusSubItem）;
voidSetDisplayImage（intFocusItem,enumImageTypeFocusImage）;
voidTraceComment（CStringComment）;
public:
CPingPlusDlg（CWnd*pParent=NULL）;//标准构造器
protected:
HICONm_hIcon;
LRESULTOnPINGAsynch（WPARAMwParam,LPARAMlParam）;
public:
CIcmpPingSocket;//Icmp对象
WSADATAwsaData;//WindowsSocket信息结构
CStringLocalNameServer;
CStringLocalDomainName;//域名（从注册机构获取）
CStringDefHost;//默认主机名（从注册机构获取）
charHostName[MAXHOSTNAME];//将主机名加入到会话中去
charCurrentHostName[MAXHOSTNAME];//当前正在ping的主机
structin_addrTraceTarget;//操作路径终端
BOOLTimerActive;//TRUE=计时器到时
unsignedlongicmpIntervalCount;//当前计时时间间距
unsignedlongicmpMaxIntervals;//最大间距
charicmpBuffer[MAX_PACKET];//icmp操作的普通缓冲区
LPSTRpIcmpBuffer;//icmp缓冲区的故障分析报告指向
inticmpDataLen;//icmp发出信息的字节数（不计算头部）
inticmpPingTTL;//路径操作所用到的ttl值
BOOLicmpTracing;//TRUE=路径操作,FALSE=PING操作
BOOLPingSent;//TRUE=等待ECHO回复,FALSE=忽略输入
};
四、程序主题功能设计模块
1、调用ping模块
voidCPingPlusDlg:
:
OnPingButton（）
{
IconState=0;
DisplayBlankLine（）;
icmpTracing=FALSE;
icmpPingTTL=PingSocket.icmpMaxHops;//ping生存时间为最大icmp跳数
PingSocket.icmpCurSeq=0;//当前icmp序列为0
SendPing（）;//开始执行ping
}
2、初始化socket
BOOLCPingPlusDlg:
:
InitSockets（）
{
if（!
PingSocket.OpenNewSocket（GetSafeHwnd（）,
WSA_PING_ASYNC,
FD_READ|FD_WRITE,
AF_INET,
SOCK_RAW,
IPPROTO_ICMP））
{
PingSocket.DisplayError（"WSA_PING_ASYNC",
"CPingPlusDlg:
:
InitSockets"）;
returnFALSE;
}
returnTRUE;
}
3、获取winsocket设置信息
BOOLCPingPlusDlg:
:
FetchWinsockSettings（）
{
SysTCPIPSTcpIp;
if（!
STcpIp.WinsockVersion（&wsaData））
{
MessageBox（"Novalidwinsock.dlldetected",
"CPingPlusDlg:
:
OnInitDialog",
MB_OK|MB_SYSTEMMODAL）;
returnFALSE;
}
if（!
STcpIp.GetLocalHostName（&m_LocalHost））
{
gethostname（CurrentHostName,MAXHOSTNAME）;
}
else
{
memcpy（CurrentHostName,m_LocalHost,m_LocalHost.GetLength（））;
CurrentHostName[m_LocalHost.GetLength（）]=0;
}
m_LocalHost=CurrentHostName;
if（!
STcpIp.GetDomainName（&LocalDomainName））
LocalDomainName="";
m_LocalHost+="."+LocalDomainName;
memcpy（CurrentHostName,m_LocalHost,m_LocalHost.GetLength（））;
CurrentHostName[m_LocalHost.GetLength（）]=0;
if（!
STcpIp.GetNSName（&LocalNameServer））
LocalNameServer="";
m_NameServer="NameServer:
"+LocalNameServer;
SetDlgItemText（IDC_LocalHost,m_LocalHost）;
SetDlgItemText（IDC_NameServer,m_NameServer）;
LoadRegValues（）;
SetDlgItemText（IDC_DEST,HostName）;
returnTRUE;
}
4、发送ping信息
voidCPingPlusDlg:
:
SendPing（void）
{
PingSent=TRUE;
PingSocket.icmpCurSeq++;
PingSocket.icmpCurId=（USHORT）GetCurrentProcessId（）;
PingSocket.icmpHostAddress=HostIPAddress（）;
if（PingSocket.icmpHostAddress==NULL）
return;
if（icmpTracing）
{
icmpPingTTL++;}
if（PingSocket.SetTTL（icmpPingTTL）==SOCKET_ERROR）
{PingSocket.DisplayError（"setsocket（TTL）",
"CPingPlusDlg:
:
SendPing"）;
return;}
Sleep（100）;//用蓝色箭头显示序列号及相应信息
SetTraceSequence（PingSocket.icmpCurSeq,
m_TraceList.GetItemCount（）,
Icon_BlueArrow）;
PingSocket.icmpSockAddr.sin_family=PF_INET;
PingSocket.icmpSockAddr.sin_addr.s_addr=PingSocket.icmpHostAddress;
PingSocket.icmpSockAddr.sin_port=0;
StartTimer（）;
if（PingSocket.Ping（pIcmpBuffer,icmpDataLen）==SOCKET_ERROR）
PingSocket.DisplayError（"Ping","CPingPlusDlg:
:
SendPing"）;
}
5、设置超时时间
intCIcmp:
:
SetTTL（intTTL）
{
intResult;
Result=setsockopt（icmpSocket,IPPROTO_IP,IP_TTL,（LPSTR）&TTL,sizeof（int））;
if（Result==SOCKET_ERROR）
{
icmpSocketErrorMod=1;
icmpSocketError=WSAGetLastError（）;}
returnResult;}
6、Ping函数
intCIcmp:
:
Ping（LPSTRpIcmpBuffer,intDataLen）
{
intResult;
intIcmpBufferSize=DataLen+IcmpHeaderLength;
pIcmpHeader=（LPIcmpHeader）pIcmpBuffer;
memset（pIcmpBuffer,'E',IcmpBufferSize）;
memset（pIcmpHeader,0,IcmpHeaderLength）;
pIcmpHeader->IcmpType=ICMP_ECHO;
pIcmpHeader->IcmpCode=0;
pIcmpHeader->IcmpChecksum=0;
pIcmpHeader->IcmpId=icmpCurId;
pIcmpHeader->IcmpSeq=icmpCurSeq;
pIcmpHeader->IcmpTimestamp=GetCurrentTime（）;
pIcmpHeader->IcmpChecksum=IcmpChecksum（（USHORTFAR*）pIcmpBuffer,
IcmpBufferSize）;
icmpPingSentAt=GetCurrentTime（）;
Result=sendto（icmpSocket,
pIcmpBuffer,
IcmpBufferSize,
0,
（LPSOCKADDR）&icmpSockAddr,
sizeoficmpSockAddr）;
if（Result==SOCKET_ERROR）
{icmpSocketError=WSAGetLastError（）;
icmpSocketErrorMod=1;}
returnResult;}
7、校验和函数
unsignedshortCIcmp:
:
IcmpChecksum（unsignedshortFAR*lpBuf,intLen）
{
registerlongChkSum=0L;
while（Len>1）
{ChkSum+=*（lpBuf++）;
Len-=sizeof（USHORT）;}
if（Len）
ChkSum+=*（UCHAR*）lpBuf;
ChkSum=（ChkSum&0xffff）+（ChkSum>>16）;
ChkSum+=（ChkSum>>16）;
#pragmawarning（disable:
4244）
return（~ChkSum）;
#pragmawarning（default:
4244）
}
8、Receive函数
intCIcmp:
:
Receive（LPSTRpIcmpBuffer,intIcmpBufferSize）
{
LPSOCKADDRpRcvSockAddr=（LPSOCKADDR）&rcvSockAddr;
intResult;
intRcvIpHdrLen;
icmpPingReceivedAt=GetTickCount（）;
icmpCurId=0;
rcvSockAddr.sin_family=AF_INET;
rcvSockAddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
rcvSockAddr.sin_port=0;
RcvIpHdrLen=sizeofrcvSockAddr;
Result=recvfrom（icmpSocket,
pIcmpBuffer,
IcmpBufferSize,
0,
pRcvSockAddr,
&RcvIpHdrLen）;
if（Result==SOCKET_ERROR）
{icmpSocketError=WSAGetLastError（）;
icmpSocketErrorMod=1;
DisplayError（"Receive","CIcmp:
:
Receive"）;
returnResult;}
icmpRcvLen=Result;
pIpHeader=（LPIpHeader）pIcmpBuffer;
RcvIpHdrLen=pIpHeader->HeaderLength*4;
if（Result{
MessageBox（NULL,
"Shortmessage!
",
"CIcmp:
:
Receive",
MB
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