网络课程设计.docx
《网络课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络课程设计.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
网络课程设计
信息科学与工程学院
课程设计任务书
题目：
PING程序设计与实现
学号：
姓名：
专业：
课程：
计算机网络
指导教师：
职称：
完成时间：
2012年5月----2012年6月
信息科学与工程学院制
2012年6月24日
课程设计任务书及成绩评定
课程设计的任务和具体要求
课程设计任务：
PING程序用于测试网络连通性的程序。
通过PING程序的设计，能初步掌握TCP/IP网络协议的基本实现方法，对网络的实现机制有进一步的认识。
了解网络编程，对计算机网络有进一步的认识。
课程设计具体要求：
（1）熟悉原始套接字编程；
（2）了解网络的结够；
（3）了解网络的底层传输协议；
（4）在Windows下实现Ping程序；
指导教师签字：
、日期：
指导教师评语
成绩：
指导教师签字：
日期：
课程设计所需软件、硬件等
所需软件：
VC++6.0、Word2010
所需硬件：
PC机
课程设计进度计划
起至日期
工作内容
备注
2012.6.16—2012.6.18
2012.6.18—2012.6.20
2012.6.21—2012.6.24
搜集资料、准备课程设计
编写代码、实现ping程序
撰写课程设计的实验报告
参考文献、资料索引
序号
文献、资料名称
编著者
出版单位
1计算机网络（第五版）谢希仁电子工业出版社
2计算机网络（第四版）雷震甲西安科技出版社
3计算机网络（第四版）特南鲍姆清华大学出版社
4VC++程序设计项目实践贾振华清华大学出版社
目录
一、设计原理…………………….………….……………………………………4
1.1工作原理…………………..………….……………………………………4
1.2网络编程………………..………….……………………………………4
二、功能模块设计………………..………….……………………………………5
2.1功能模块……………………..……………………………………………5
2.2系统流程………………….….……………………………………………5
三、函数功能描述……………….….…………….………………………………7
3.1初始化函数……………….….…………….………………………………7
3.2功能函数………………….……….……….………………………………7
3.3主函数…………………….………….……….……………………………7
四、程序实现……………………….……….……………………………………8
4.1程序预处理及初始………..……………………………………………8
4.2功能控制模块………….………………………………………………10
4.3数据报解读模块….……………………………………………………12
4.4功能测试….…………………………………………………………13
五、运行结果……………………………………………………………………16
六、总结…………….……………………………………………………………17
一．设计原理：
1、PING的工作原理
ping程序是用来探测主机到主机之间是否可通信，如果不能ping到某台主机，表明不能和这台主机建立连接。
ping使用的是ICMP协议，它发送ICMP回送请求消息给目的主机。
ICMP协议规定：
目的主机必须返回ICMP回送应答消息给源主机。
如果源主机在一定时间内收到应答，则认为主机可达。
ICMP协议通过IP协议发送的，IP协议是一种无连接的，不可靠的数据包协议。
因此，保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。
其中一个重要的模块就是ICMP（网络控制报文）协议。
当传送IP数据包发生错误－－比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。
给主机一个处理错误的机会，这也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。
ICMP数据包由8bit的错误类型和8bit的代码和16bit的校验和组成。
而前16bit就组成了ICMP所要传递的信息。
PING利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。
原理是用类型码为0的ICMP发请求，受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。
ping程序来计算间隔时间，并计算有多少个包被送达。
用户就可以判断网络大致的情况。
2、RAW模式的SOCKET编程
PING程序是面向用户的应用程序，该程序使用ICMP的封装机制，通过IP协议来工作。
为了实现直接对IP和ICMP包进行操作，实验中使用RAW模式的SOCKET编程。
熟悉SOCKET的编程，包括基本的系统调用如SOCKET、BIND等.
3、具体内容
（1） 定义数据结构
需要定义好IP数据报、ICMP包等相关的数据结构
（2） 程序实现
在WINDOWS环境下实现PING程序
二、功能模块设计
1.功能模块图
本系统共有4个模块，分别是初始化模块、功能控制模块、数据控制模块、数据报解读模块和ping测试模块，如图9.1所示。
各模块功能描述如下。
（1）初始化模块。
改模块用于初始化各个全局变量，为全局变量赋初始值；初始化，加载库。
（2）功能控制模块。
改模块是被其它模块调用，其功能包括获取参数、计算校验和填充数据报文、释放占用资源和显示用户帮助。
（3）数据报解读模块。
改模块用于解读接收到的报文和选项。
（4）测试模块。
改模块是本程序的核心模块，调用其他模块实现其功能，主要是实现的功能。
2．系统流程图
系统执行的流程图9.2所示。
程序首先调用IniPing（）函数初始化各全局变量，然后GetArgments（）函数获取用户输入的参数，检查用户输入的参数，如果参数不正确或者没有输入参数，则显示用户帮助信息（Userhelp），并结束程序；如果参数正确，则对指定目的地执行Ping命令，如果Ping通，则显示Ping结果并释放占用资源，如果没有Ping通，则报告错误信息，并释放占用资源。
3、函数功能描述
1.初始化函数
IntPing（）
函数原型：
voidIntPing（）
IntPing（）函数用于初始化ping所需的全局变量，为各个变量赋初始值。
userHelp（）
函数原型：
voiduserHelp（）
userHelp（）函数用于显示用户帮助信息。
GetArgments（）
函数原型：
voidGetArgments（intargc,char**argv）
GetArgments（）函数用于获取用户提交的参数。
checkSum（）
函数原型：
USHORTcheckSum（USHORT*buffer,intsize）
checkSum（）函数用于计算校验和。
2.功能函数
FillCMPData（）
函数原型：
voidFillCMPData（）
FillCMPData（）函数用于填充ICMP数据报中各个字段。
reeRes（）
函数原型：
voidreeRes（）
reeRes（）函数用于释放占用的资源，包括关闭初始化socket调用的函数的、关闭创建的socket和释放分配的内存等。
DecodeIPOptions（）
函数原型：
voidDecodeIPOptions（）
DecodeIPOptions（）函数用于解读IP选项。
DecodelICMPHeader（）
原型：
voidDecodelICMPHeader（char*buf,intbytes,SOCKADDR_IN*from）
DecodelICMPHeader（）函数用于解读ICMP报文信息。
3.ping函数
PingTest（）
函数原型：
voidPingTest（inttimeout）
PingTest（）函数用于进行Ping操作。
其中timeout表示设定的发送超时值。
四、程序实现
1.程序预处理
/*导入库文件*/
#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）
/*加载头文件*/
#include
#include
#include
#include
#include
#defineIP_RECORD_ROUTE0x7
/*默认数据报大小*/
#defineDEF_PACKET_SIZE32
/*最大的ICMP数据报大小*/
#defineMAX_PACKET1024
/*最大IP头长度*/
#defineMAX_IP_HDR_SIZE60
/*ICMP报文类型，回显请求*/
#defineICMP_ECHO8
/*ICMP报文类型，回显应答*/
#defineICMP_ECHOREPLY0
/*最小的ICMP数据报大小*/
#defineICMP_MIN8
voidInitPing（）;
voidUserHelp（）;
voidGetArgments（intargc,char**argv）;
USHORTCheckSum（USHORT*buffer,intsize）;
voidFillICMPData（char*icmp_data,intdatasize）;
voidFreeRes（）;
voidDecodeIPOptions（char*buf,intbytes）;
voidDecodeICMPHeader（char*buf,intbytes,SOCKADDR_IN*from）;
voidPingTest（inttimeout）
typedefstruct_iphdr
{
unsignedinth_len:
4;/*IP报头长度*/
unsignedintversion:
4;/*IP的版本号*/
unsignedchartos;/*服务的类型*/
unsignedshorttotal_len;/*数据报总长度*/
unsignedshortident;/*惟一的标识符*/
unsignedshortfrag_flags;/*分段标志*/
unsignedcharttl;/*生存期*/
unsignedcharproto;/*协议类型（TCP、UDP等）*/
unsignedshortchecksum;/*校验和*/
unsignedintsourceIP;/*源IP地址*/
unsignedintdestIP;/*目的IP地址*/
}IpHeader;
typedefstruct_icmphdr
{
BYTEi_type;/*ICMP报文类型*/
BYTEi_code;/*该类型中的代码号*/
USHORTi_cksum;/*校验和*/
USHORTi_id;/*惟一的标识符*/
USHORTi_seq;/*序列号*/
ULONGtimestamp;/*时间戳*/
}IcmpHeader;
typedefstruct_ipoptionhdr
{
unsignedcharcode;/*选项类型*/
unsignedcharlen;/*选项头长度*/
unsignedcharptr;/*地址偏移长度*/
unsignedlongaddr[9];/*记录的IP地址列表*/
}IpOptionHeader;
SOCKETm_socket;
IpOptionHeaderIpOption;
SOCKADDR_INDestAddr;
SOCKADDR_INSourceAddr;
char*icmp_data;
char*recvbuf;
USHORTseq_no;
char*lpdest;
intdatasize;
BOOLRecordFlag;
doublePacketNum;
BOOLSucessFlag;
初始化模块
/*初始化变量函数*/
voidInitPing（）
{WSADATAwsaData;
icmp_data=NULL;
seq_no=0;
recvbuf=NULL;
RecordFlag=FALSE;
lpdest=NULL;
datasize=DEF_PACKET_SIZE;
PacketNum=5;
SucessFlag=FALSE;
if（WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData）!
=0）
{printf（"WSAStartup（）failed:
%d\n",GetLastError（））;
return;
}
m_socket=INVALID_SOCKET;
}
2.功能控制模块
/*显示信息函数*/
voidUserHelp（）
{printf（"UserHelp:
ping-r[datasize]\n"）;
printf（"-rrecordroute\n"）;
printf（"-nrecordamount\n"）;
printf（"hostremotemachinetoping\n"）;
printf（"datasizecanbeupto1KB\n"）;
ExitProcess（-1）;
}
voidGetArgments（intargc,char**argv）
{inti;
intj;
intexp;
intlen;
intm;
if（argc==1）
{printf（"\nPleasespecifythedestinationIPaddressandthepingoptionasfollow!
\n"）;
UserHelp（）;
}
for（i=1;i｛len=strlen（argv[i]）;
if（argv[i][0]=='-'）
{if（isdigit（argv[i][1]））
{PacketNum=0;
for（j=len-1,exp=0;j>=1;j--,exp++）
PacketNum+=（（double）（argv[i][j]-48））*pow（10,exp）;
}
else{
switch（tolower（argv[i][1]））
{
case'r':
RecordFlag=TRUE;
break;
default:
UserHelp（）;
break;
}
}
}
elseif（isdigit（argv[i][0]））{
for（m=1;mif（!
（isdigit（argv[i][m]）））
{
lpdest=argv[i];
break;
}
elseif（m==len-1）
datasize=atoi（argv[i]）;
}
}
else
lpdest=argv[i];
}
}
USHORTCheckSum（USHORT*buffer,intsize）
{unsignedlongcksum=0;
while（size>1）{
cksum+=*buffer++;
size-=sizeof（USHORT）;
}
if（size）
{
cksum+=*（UCHAR*）buffer;
}
/*对每个16bit进行二进制反码求和*/
cksum=（cksum>>16）+（cksum&0xffff）;
cksum+=（cksum>>16）;
return（USHORT）（~cksum）;
}
voidFillICMPData（char*icmp_data,intdatasize）
{
IcmpHeader*icmp_hdr=NULL;
char*datapart=NULL;
icmp_hdr=（IcmpHeader*）icmp_data;
icmp_hdr->i_type=ICMP_ECHO;
icmp_hdr->i_code=0;
icmp_hdr->i_id=（USHORT）GetCurrentProcessId（）;
icmp_hdr->i_cksum=0;
icmp_hdr->i_seq=0;
datapart=icmp_data+sizeof（IcmpHeader）;
memset（datapart,'0',datasize-sizeof（IcmpHeader））;
}
voidFreeRes（）
{
if（m_socket!
=INVALID_SOCKET）
closesocket（m_socket）;
HeapFree（GetProcessHeap（）,0,recvbuf）;
HeapFree（GetProcessHeap（）,0,icmp_data）;
WSACleanup（）;
return;
}
3.数据报解读模块
/*解读IP选项头函数*/
voidDecodeIPOptions（char*buf,intbytes）
{
IpOptionHeader*ipopt=NULL;
IN_ADDRinaddr;
inti;
HOSTENT*host=NULL;
ipopt=（IpOptionHeader*）（buf+20）;
printf（"RR:
"）;
for（i=0;i<（ipopt->ptr/4）-1;i++）{
inaddr.S_un.S_addr=ipopt->addr[i];
if（i!
=0）
printf（""）;
host=gethostbyaddr（（char*）&inaddr.S_un.S_addr,sizeof（inaddr.S_un.S_addr）,AF_INET）;
if（host）
printf（"（%-15s）%s\n",inet_ntoa（inaddr）,host->h_name）;
else
printf（"（%-15s）\n",inet_ntoa（inaddr））;
}
return;
}
voidDecodeICMPHeader（char*buf,intbytes,SOCKADDR_IN*from）
{
IpHeader*iphdr=NULL;
IcmpHeader*icmphdr=NULL;
unsignedshortiphdrlen;
DWORDtick;
staticinticmpcount=0;
iphdr=（IpHeader*）buf;
iphdrlen=iphdr->h_len*4;
tick=GetTickCount（）;
if（（iphdrlen==MAX_IP_HDR_SIZE）&&（!
icmpcount））
DecodeIPOptions（buf,bytes）;
if（bytesprintf（"Toofewbytesfrom%s\n",
inet_ntoa（from->sin_addr））;
}
icmphdr=（IcmpHeader*）（buf+iphdrlen）;
if（icmphdr->i_type!
=ICMP_ECHOREPLY）{
printf（"nonechotype%drecvd\n",icmphdr->i_type）;
return;
}
if（icmphdr->i_id!
=（USHORT）GetCurrentProcessId（））{
printf（"someoneelse'spacket!
\n"）;
return;
}
SucessFlag=TRUE;
printf（"%dbytesfrom%s:
",bytes,inet_ntoa（from->sin_addr））;
printf（"icmp_seq=%d.",icmphdr->i_seq）;
printf（"time:
%dms",tick-icmphdr->timestamp）;
printf（"\n"）;
icmpcount++;
return;
}
4.Ping测试模块
/*ping函数*/
voidPingTest（inttimeout）
{
intret;
intreadNum;
intfromlen;
structhostent*hp=NULL;
m_socket=WSASocket（AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED）;
if（m_socket==INVALID_SOCKET）
{
printf（"WSASocket（）failed:
%d\n",WSAGetLastError（））;
return;
}
if（RecordFlag）
{
ZeroMemory（&IpOption,sizeof（IpOption））;
/*为每个ICMP包设置路由选项*/
IpOption.code=IP_RECORD_ROUTE;
IpOption.ptr=4;
IpOption.len=39;
ret=setsockopt（m_socket,IPPROTO_IP,IP_OPTIONS,（char*）&IpOption,sizeof（IpOption））;
if（ret==SOCKET_ERROR）{
printf（"setsockopt（IP_OPTIONS）failed:
%d\n",WSAGetLastError（））;
}
}
readNum=setsockopt（m_socket,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,（char*）&timeout,sizeof（timeout））;
if（read
升级会员 