TCP IP课程设计.docx

1、TCP IP课程设计枣 庄 学 院信息科学与工程学院课程设计任务书 题目： PING 程序的设计与实现 学 号： 姓 名： 专 业： 计算机科学与技术 课 程： TCP/IP 协议实现与网络安全 指导教师： 王 霞 职称： 讲 师 完成时间： 2012年 6月-2012年 6 月枣庄学院信息科学与工程学院制 年 月 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（1）熟悉原始套接字编程。（2）了解网络的结构。（3）了解网络传输底层协议。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、硬件等课程设计进度计划起至日期工作内容备注参考文献、资料索引序号文献、

2、资料名称编著者出版单位【1】 Winsock Programmers FAQ Examples: Ping: Raw Sockets Method，【2】 透析ICMP协议:协议原理，【3】 ping 原理与ICMP协议，目录一需求分析 1二概要设计 1三详细设计 31. 初始化模块 32. 功能控制模块 33. 数据报解读模块 64. Ping 测试模块 8四测试结果 11五实验总结 12一需求分析 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

3、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。主要功能有：实现ping功能。程序能实现基本的ping操作，发送ICMP回显请求报文，接收显应答报文。能记录路由。程序提供了“-r”选项，用以记录从源主机到目的主机的路由。（3）能输出指定条数的记录。程序提供了“-n”选项，用以输出指定条数的记录。（4）能按照指定大小输出每条记录。程序提供了“datasize”选项，用以指定输出的数据报的大小。（5）能输出用户帮助。程序提供了用户帮助，显示程序提供的选项以及选项格式等。二概要设

4、计1） IntPing()函数原型：void IntPing()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。2)userHelp()函数原型：void userHelp() userHelp()函数用于显示用户帮助信息。当程序检查到参数错误或者没有必要的参数（如主机IP地址或者主机名）时，则会调用此函数显示帮助信息。3) GetArgments()函数原型：void GetArgments(int argc, char*argv)GetArgments()函数用于获取用户提交的参数。其中argc 表示获取的参数个数，argv 用于存储获取的参数，这两个形参和主

5、函数中的形参表示的意义一样的。4)checkSum()函数原型：USHORT checkSum(USHORT *buffer,int size)checkSum()函数用于计算校验和。计算过程是首先把数据报头中的校验和字段设置为0，然后对首部中每个16bit 进行二字段进制反码求和（整个首部看成是由一串16bit的字组成），结果存在校验和字段中。 其中buffer 用于存放ICMP数据，size表示ICMP报文大小。5)FillCMPData()函数原型：void FillCMPData()FillCMPData()函数用于填充ICMP数据报中各个字段。其中icmp_data 表示ICMP数据

6、，datasize 表示ICMP报文大小。6) reeRes()函数原型：void reeRes()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。7)DecodeIPOptions()函数原型：void DecodeIPOptions()DecodeIPOptions()函数用于解读IP选项，从中读出从源主机到目的主机经过的路由，并输出路由信息。Buf表示存放接收到的ICMP报文的缓冲区，bytes表示接收到的字节数。8)DecodelICMPHeader()函数原型：void DecodelICMPHeader(c

7、har*buf,int bytes,SOCKADDR_IN*from)DecodelICMPHeader()函数用于解读ICMP报文信息。Buf表示存放接收到的ICMP报文的缓冲区，bytes表示接收到的字节数，from 表示发送ICMP回显应答的主机IP地址。9)PingTest() 函数原型：void PingTest(int timeout)PingTest()函数用于进行Ping操作。其中timeout表示设定的发送超时值。三详细设计1. 初始化模块/*初始化变量函数*/void InitPing() WSADATA wsaData; icmp_data = NULL; seq_no

8、= 0; recvbuf = NULL; RecordFlag = FALSE; lpdest = NULL; datasize = DEF_PACKET_SIZE; PacketNum = 5; SucessFlag = FALSE; /*Winsock初始化*/ if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0) /*如果初始化不成功则报错，GetLastError()返回发生的错误信息*/ printf(WSAStartup() failed: %dn, GetLastError(); return ; m_socket = INVALID_SO

9、CKET;2. 功能控制模块/*显示信息函数*/void UserHelp() printf(UserHelp: ping -r data sizen); printf( -r record routen); printf( -n record amountn); printf( host remote machine to pingn); printf( datasize can be up to 1KBn); ExitProcess(-1); /*获取ping选项函数*/void GetArgments(int argc,char* argv) int i; int j; int exp;

10、 int len; int m; /*如果没有指定目的地地址和任何选项*/ if(argc = 1) printf(nPlease specify the destination IP address and the ping option as follow!n); UserHelp(); for(i = 1; i =1;j-,exp+) /*根据argvij中的ASCII值计算要获取的记录条数(十进制数)*/ PacketNum += (double)(argvij-48)*pow(10,exp); else switch (tolower(argvi1) /*选项指示要获取路由信息*/

11、case r: RecordFlag = TRUE; break; /*没有按要求提供选项*/ default: UserHelp(); break; /*参数是数据报大小或者IP地址*/ else if (isdigit(argvi0) for(m=1;m 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

12、 (USHORT)(cksum);/*填充ICMP数据报字段函数*/void FillICMPData(char *icmp_data, int datasize) IcmpHeader *icmp_hdr = NULL; char *datapart = NULL; icmp_hdr = (IcmpHeader*)icmp_data; /*ICMP报文类型设置为回显请求*/ icmp_hdr-i_type = ICMP_ECHO; icmp_hdr-i_code = 0; /*获取当前进程IP作为标识符*/ icmp_hdr-i_id = (USHORT)GetCurrentProcessI

13、d(); icmp_hdr-i_cksum = 0; icmp_hdr-i_seq = 0; datapart = icmp_data + sizeof(IcmpHeader); /*以数字0填充剩余空间*/ memset(datapart,0,datasize-sizeof(IcmpHeader);/*释放资源函数*/void FreeRes() /*关闭创建的套接字*/ if (m_socket != INVALID_SOCKET) closesocket(m_socket); /*释放分配的内存*/ HeapFree(GetProcessHeap(), 0, recvbuf); Heap

14、Free(GetProcessHeap(), 0, icmp_data); /*注销WSAStartup()调用*/ WSACleanup(); return ;3. 数据报解读模块/*解读IP选项头函数*/void DecodeIPOptions(char *buf, int bytes) IpOptionHeader *ipopt = NULL; IN_ADDR inaddr; int i; HOSTENT *host = NULL; /*获取路由信息的地址入口*/ ipopt = (IpOptionHeader *)(buf + 20); printf(RR: ); for(i = 0;

15、 i ptr / 4) - 1; i+) inaddr.S_un.S_addr = ipopt-addri; if (i != 0) printf( ); /*根据IP地址获取主机名*/ host = gethostbyaddr(char *)&inaddr.S_un.S_addr,sizeof(inaddr.S_un.S_addr), AF_INET); /*如果获取到了主机名，则输出主机名*/ if (host) printf(%-15s) %sn, inet_ntoa(inaddr), host-h_name); /*否则输出IP地址*/ else printf(%-15s)n, ine

16、t_ntoa(inaddr); return;/*解读ICMP报头函数*/void DecodeICMPHeader(char *buf, int bytes, SOCKADDR_IN *from) IpHeader *iphdr = NULL; IcmpHeader *icmphdr = NULL; unsigned short iphdrlen; DWORD tick; static int icmpcount = 0; iphdr = (IpHeader *)buf; /*计算IP报头的长度*/ iphdrlen = iphdr-h_len * 4; tick = GetTickCoun

17、t(); /*如果IP报头的长度为最大长度(基本长度是20字节)，则认为有IP选项，需要解读IP选项*/ if (iphdrlen = MAX_IP_HDR_SIZE) & (!icmpcount) /*解读IP选项，即路由信息*/ DecodeIPOptions(buf, bytes); /*如果读取的数据太小*/ if (bytes sin_addr); icmphdr = (IcmpHeader*)(buf + iphdrlen); /*如果收到的不是回显应答报文则报错*/ if (icmphdr-i_type != ICMP_ECHOREPLY) printf(nonecho type

18、 %d recvdn, icmphdr-i_type); return; /*核实收到的ID号和发送的是否一致*/ if (icmphdr-i_id != (USHORT)GetCurrentProcessId() printf(someone elses packet!n); return ; SucessFlag = TRUE; /*输出记录信息*/ printf(%d bytes from %s:, bytes, inet_ntoa(from-sin_addr); printf( icmp_seq = %d. , icmphdr-i_seq); printf( time: %d ms,

19、tick - icmphdr-timestamp); printf(n); icmpcount+; return;4. Ping 测试模块/*ping函数*/void PingTest(int timeout) int ret; int readNum; int fromlen; struct hostent *hp = NULL; /*创建原始套接字，该套接字用于ICMP协议*/ m_socket = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, NULL, 0,WSA_FLAG_OVERLAPPED); /*如果套接字创建不成功*/ if (m_so

20、cket = INVALID_SOCKET) printf(WSASocket() failed: %dn, WSAGetLastError(); return ; /*若要求记录路由选项*/ if (RecordFlag) /*IP选项每个字段用0初始化*/ 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, I

21、P_OPTIONS,(char *)&IpOption, sizeof(IpOption); if (ret = SOCKET_ERROR) printf(setsockopt(IP_OPTIONS) failed: %dn,WSAGetLastError(); /*设置接收的超时值*/ readNum = setsockopt(m_socket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout); if(readNum = SOCKET_ERROR) printf(setsockopt(SO_RCVTIMEO) failed:

22、%dn,WSAGetLastError(); return ; /*设置发送的超时值*/ timeout = 1000; readNum = setsockopt(m_socket, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout); if (readNum = SOCKET_ERROR) printf(setsockopt(SO_SNDTIMEO) failed: %dn,WSAGetLastError(); return ;/*用0初始化目的地地址*/ memset(&DestAddr, 0, sizeof(DestAddr)

23、; /*设置地址族，这里表示使用IP地址族*/ DestAddr.sin_family = AF_INET; if (DestAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(lpdest) = INADDR_NONE) /*名字解析，根据主机名获取IP地址*/ if (hp = gethostbyname(lpdest) != NULL) /*将获取到的IP值赋给目的地地址中的相应字段*/ memcpy(&(DestAddr.sin_addr), hp-h_addr, hp-h_length); /*将获取到的地址族值赋给目的地地址中的相应字段*/ DestAddr.sin_

24、family = hp-h_addrtype; printf(DestAddr.sin_addr = %sn, inet_ntoa(DestAddr.sin_addr); /*获取不成功*/ else printf(gethostbyname() failed: %dn,WSAGetLastError(); return ; /*数据报文大小需要包含ICMP报头*/ datasize += sizeof(IcmpHeader); /*根据默认堆句柄，从堆中分配MAX_PACKET内存块，新分配内存的内容将被初始化为0*/ icmp_data =(char*) HeapAlloc(GetProc

25、essHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET);recvbuf =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET);/*如果分配内存不成功*/ if (!icmp_data) printf(HeapAlloc() failed: %dn, GetLastError(); return ; /* 创建ICMP报文*/ memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);FillICMPData(icmp_data,datasize); while(1) static int

26、nCount = 0; int writeNum; /*超过指定的记录条数则退出*/ if (nCount+ = PacketNum) break;/*计算校验和前要把校验和字段设置为0*/ (IcmpHeader*)icmp_data)-i_cksum = 0; /*获取操作系统启动到现在所经过的毫秒数，设置时间戳*/ (IcmpHeader*)icmp_data)-timestamp = GetTickCount(); /*设置序列号*/ (IcmpHeader*)icmp_data)-i_seq = seq_no+; /*计算校验和*/ (IcmpHeader*)icmp_data)-i

27、_cksum = CheckSum(USHORT*)icmp_data, datasize);/*开始发送ICMP请求 */ writeNum = sendto(m_socket, icmp_data, datasize, 0,(struct sockaddr*)&DestAddr, sizeof(DestAddr); /*如果发送不成功*/ if (writeNum = SOCKET_ERROR) /*如果是由于超时不成功*/ if (WSAGetLastError() = WSAETIMEDOUT) printf(timed outn); continue; /*其他发送不成功原因*/ printf(sendto() failed: %dn, WSAGetLastError(); return ; /*