基于Socket的PING程序设计

计算机科学与技术学院课程设计成绩单优秀：90分~100分良好：80分~89分中等：70~79分及格：60~69分不及格0分~59分武汉科技大学计算机科学与技术学院制表计算机科学与技术学院课程设计报告课程名称：计算机网络专业： xxxxxxxx 班级： xxxx级 xx 班学号： 20xxxxxxxxxx 姓名： xxxxxxx 指导老师： xxxxxxxx概要设计1.1题目的内容与要求题目内容：PING程序是我们使用的比较多的用于测试网络连通性的程序。

PING程序基于ICMP，使用ICMP的回送请求和回送应答来工作。

其中，ICMP 是基于IP的一个协议，ICMP包通过IP的封装之后传递。

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SOCKET编程机制。

设计要求：1、SOCKET编程熟悉SOCKET的编程，包括基本的系统调用如SOCKET、BIND等。

2、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3) 程序要求在命令提示符下输入：PING ΧΧΧ.ΧΧΧ.ΧΧΧ.ΧΧΧ其中ΧΧΧ为目的主机的IP地址，不要求支持域名，对是否带有开关变量也不做要求。

不带开关变量时，要求返回4次响应。

返回信息的格式：REPL Y FROM ΧΧΧ.ΧΧΧ.ΧΧΧ.ΧΧΧ或REQUEST TimeOut (无法PING通的情况)4）编程语言不限。

需求分析和详细设计2.1Ping主模块Ping()函数是本程序的核心部分，它基本是调用其他模块的函数来实现最终功能，其主要布骤包括：定义及初始化各个全局变量、打开socket动态库、设置接收和发送超时值、域名地址解析、分配内存、创建及初始化ICMP报文、发送ICMP 请求报文、接收ICMP 应答报文以及解读应答报文和输出Ping结果，最后释放占用的资源其流程如下页图2.1所示。

注释：（1）该模块并非只有处理还包括判断及输出判断结果的含义；（2）程序没运行一次就只能输出四行结果（前提是输入的地址有效），欲再次PING其他地址必须要重新启动程序。

（3）输入时不能输入目标主机名，不然ping结果为TIMEOUT;图2.1 主模块流程图2.2功能控制模块功能控制模块主要是为其他模块提供可调用的函数，该模块主要包括参数获取功能、计算ICMP 数据报文检验和、清除SOCKET,ICMP 包数据以及接受缓冲区、占用资源释放功能和显示用尸帮助功能。

该模块一共包含三个函数来实现。

，流程如图2.2所示。

图2.2 功能控制模块注释：（1） illICMPData 是由一系列的初始化的语句在流程图中不再画出；（2）Cleanup() 函数中的WSACleanup()，HeapFree（），closesocket（）都是一些库函数。

（3）checksum（）校验和函数是冗余校验的一种形式。

它是通过错误检测方法,对经过空间(如通信)或者时间(如计算机存储)传送的数据的完整性进行检查的一种简单方法。

2.3数据报解析模块数据报解析模块提供了解读IP选项和解读IcMP报文的功能。

从本机收到目的主机返回的1cMP回显应答报文，就开始逐个地解读IcMP报文，如果需要记录路由的情况下，IcMP解析函数将调用IP选项解读函数来实现IP路由的输出（但本程序没有此功能。

该模块主要由DecodeICMPHeader一个函数来实现，而中间也会调用其它模块的相应函数。

其流程图如图2.3:注释：（1）判断是否为我们所要的数据报回应之前，还有一些判断回应多少内容的语句未呈现出；（2）函数GetTickCount()是用来记录此时我机所处的现在时间（毫秒级）；图2.3 数据报解析模块运行界面运行操作及结果：在VC中运行程序后会出现如图4.1所示，提示你输入IP或网址;图4.1开始输入下面我们先以输入室友的IP地址为例进行试验，结果如图4.2;图4.2测试本地IP接着我们任意输入网络地址，在联网的情况下，结果如图4.3；图4.3测试网络IP 但是当断开网络连接时时，就会出现下图结果：图4.网络IP不通附录（程序清单）#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")#include <winsock2.h>#include <ws2tcpip.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>typedef struct _iphdr{unsigned int h_len:4; // 头长度unsigned int version:4; // IP版本unsigned char tos; // 服务类型unsigned short total_len; // 包的总长度unsigned short ident; // 包标示身份unsigned short frag_and_flags; // 标志unsigned char ttl; // 包生命周期unsigned char proto; // 协议类型unsigned short checksum; // IP 校验unsigned int sourceIP;//源IPunsigned int destIP;//目标IP} IpHeader;#define ICMP_ECHO 8#define ICMP_ECHOREPL Y 0#define ICMP_MIN 8 // 最小8字节的包头typedef struct _icmphdr{BYTE i_type;BYTE i_code;USHORT i_cksum;USHORT i_id;USHORT i_seq;// 为世间留空间ULONG timestamp;//时间戳} IcmpHeader;#define DEF_PACKET_SIZE 32#define MAX_PACKET 1024 // 最大ICMP 包长度#define MAX_IP_HDR_SIZE 60 // 最大IP头长度int datasize=DEF_PACKET_SIZE;char *icmp_data=NULL;char *recvbuf=NULL;SOCKET m_hSocket= INV ALID_SOCKET;char *lpdest=NULL;void FillICMPData(char *icmp_data, int datasize){IcmpHeader *icmp_hdr = NULL;char *datapart = NULL;icmp_hdr = (IcmpHeader*)icmp_data;icmp_hdr->i_type = ICMP_ECHO; // 要求有IP回应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);}USHORT checksum(USHORT *buffer, int size){unsigned long cksum=0;while (size > 1){cksum += *buffer++;size -= sizeof(USHORT);}if (size){cksum += *(UCHAR*)buffer;}cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);cksum += (cksum >>16);return (USHORT)(~cksum);}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;iphdrlen = iphdr->h_len * 4;tick = GetTickCount();if (bytes < iphdrlen + ICMP_MIN){printf("Too few bytes from %s \r\n",inet_ntoa(from->sin_addr));}icmphdr = (IcmpHeader*)(buf + iphdrlen);if (icmphdr->i_type != ICMP_ECHOREPL Y){printf("nonecho type %d recvd \r\n", icmphdr->i_type);return;}// 确定是我们发的数据包回应if (icmphdr->i_id != (USHORT)GetCurrentProcessId()){printf("其他程序的回应报文! \t错误代码%d\n",WSAGetLastError());return ;}DWORD tick0[4];tick0[icmpcount]=tick - icmphdr->timestamp;if(tick0[icmpcount]<1)printf("Reply from %s: bytes=%d time<1ms icmp_seq = %d\n",inet_ntoa(from->sin_addr), bytes, icmphdr->i_seq );else printf("Reply from %s: bytes=%d time=%dms icmp_seq = %d\n",inet_ntoa(from->sin_addr), bytes,tick0[icmpcount], icmphdr->i_seq);icmpcount++;return;}void Cleanup(){if (m_hSocket != INV ALID_SOCKET)closesocket(m_hSocket);HeapFree(GetProcessHeap(), 0, recvbuf);HeapFree(GetProcessHeap(), 0, icmp_data);WSACleanup();return ;}void main(){WSADATA wsaData;char a[100];printf("ping ");scanf("%s",a);lpdest=a;SOCKADDR_IN m_addrDest;SOCKADDR_IN m_addrFrom;int timeout=1000;USHORT seq_no=0;if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0){printf("Sorry, you cannot load socket dll!");}m_hSocket = WSASocket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, NULL, 0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);if (m_hSocket == INV ALID_SOCKET){printf("socket 创建失败!");}int bread = setsockopt(m_hSocket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout));if(bread == SOCKET_ERROR){printf("设置socket接收超时选项错误!");}timeout = 1000;bread = setsockopt(m_hSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout));if (bread == SOCKET_ERROR){printf("设置socket发送超时选项错误!");}memset(&m_addrDest, 0, sizeof(m_addrDest));// 如果必要的话需要对输入IP进行解析m_addrDest.sin_family = AF_INET;if ((m_addrDest.sin_addr.s_addr = inet_addr(lpdest)) == INADDR_NONE){struct hostent *hp = NULL;if ((hp = gethostbyname(lpdest)) != NULL){memcpy(&(m_addrDest.sin_addr), hp->h_addr, hp->h_length);m_addrDest.sin_family = hp->h_addrtype;}else{printf("不能找到名为%s 的主机\t错误代码%d\n",lpdest, WSAGetLastError());exit(0);}}printf("Pinging %s with 64 bytes of data: \n\n", inet_ntoa(m_addrDest.sin_addr));// 创建ICMP包datasize += sizeof(IcmpHeader);icmp_data =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, MAX_PACKET);recvbuf =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET);if (!icmp_data){printf("堆分配错误!");}memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);FillICMPData(icmp_data,datasize);// 开始发送或接受ICMP包int nCount=0;while(1){int bwrote;if (nCount++ == 4)break;((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum = 0;((IcmpHeader*)icmp_data)->timestamp = GetTickCount();((IcmpHeader*)icmp_data)->i_seq = seq_no++;((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum =checksum((USHORT*)icmp_data, datasize);bwrote = sendto(m_hSocket, icmp_data, datasize, 0,(struct sockaddr*)&m_addrDest, sizeof(m_addrDest));if (bwrote == SOCKET_ERROR){if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT){printf("Requrest timed out ! \r\n");continue;}printf("目标不可达!\t错误代码%d\n", WSAGetLastError());continue;}if (bwrote < datasize){printf("Wrote %d bytes \r\n", bwrote);}int fromlen = sizeof(m_addrFrom);bread = recvfrom(m_hSocket, recvbuf, MAX_PACKET, 0,(struct sockaddr*)&m_addrFrom, &fromlen);if (bread == SOCKET_ERROR){if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT){printf("Requrest timed out !\r\n");continue;}printf("接收数据函数调用错误!\t错误代码%d\n", WSAGetLastError());exit(0);}DecodeICMPHeader(recvbuf, bread, &m_addrFrom);}Cleanup();}。