ping程序的设计与实现

每个ICMP消息都封装在IP封包中，所以使用IP寻址，
ICMP消息的格式如下：首8位表示ICMP的类型，通常可以分为请求消息和错误报告消息两类。接下来的八位表示ICMP代码，这个域进一步定义了请求或者是消息的类型。接下来八位表示icmp的校验和。它提供了ICMP头和他的实际数据。
3.校验和的计算
发送ICMP报文时，必须由程序自己计算校验和，并将它填入ICMP头部的对应域中。校验和的计算方法是：将数据以资为单位累加到一个双字中，如果数据长度为奇数，最后一个字节将被扩展到字，累加的结果是一个双字，最后将这个双字的高16bit和低16bit相加后取反，便得到了校验和。
parameter : s 套接字
buff 待发送数据的缓冲区
size 缓冲区长度
Flags 调用方式标志位, 一般为0, 改变Flags，将会改变Sendto发送的形式
addr （可选）指针，指向目的套接字的地址
len addr所指地址的长度
(4)int recvfrom(SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags,
图1-2
2.功能控制模块：该模块是被其他模块调用，其功能包括计算校验和、发送回应请求函数、接收应答回复并进行解析、等待回应答复（主是要select模型）。（见图1-3，1-4，1-5,1-6）
计算校验和函数源码：
图1-3
图1-4
图1-6
图1-5
3.Ping模块功能模块：该模块是本程序的核心模块，调用其他模块实现其功能，进而实现Ping的功能。
操作系统利用第二个参数返回请求的Socket的版本信息。当一个应用程序调用WSAStartup函数时，
操作系统根据请求的Socket版本来搜索相应的Socket库，然后绑定找到的Socket库到该应用程序中。
以后应用程序就可以调用所请求的Socket库中的其它Socket函数了。
(2).SOCKET socket( int af, int type, int protocol );
在上面的套接字创建代码种，我们使用ICMP,也可以使用IIGMP, UDP, IP或者原始IP,对应的宏定义分别是IPPROTO_IGMP, IPROTO_UDP, IPPROTO_IP或者IPPROTO_RAW。
其中协议标志IPPROTO_UDP, IPPROTO_IP,和IPPROTO_RAW需要启动IP_HDRINCL选项。
原始套接字有两种类型，第一种类型是在IP头种使用预定义的协议，如ICMP；第二种类型是在IP头种使用自定义的协议。下面使用创建原始套接字的方法。
创建套接字的函数是socket()或者WSASocket(),只不过要将套接字类型指定为SOCK_RAW,代码如下：
SOCKET sraw = ::socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
struct sockaddr FAR *from, int FAR *fromlen );
函数说明:recvfrom( )用来接收远程主机经指定的socket传来的数据,并把数据传到由参数buf指向的内存空间,参数len为可接收数据的最大长度.参数flags一般设0,其他数值定义参考recv().参数from用来指定欲传送的网络地址,结构sockaddr请参考bind()函数.参数fromlen为sockaddr的结构长度.
计专（2）班
系别
计算机与信息工程学院
专业
计算机科学与技术
组员
指导教师
课程设计目的
通过设计Ping程序，理解Ping程序的实现原理，并初步讲解了c语言网络编程技术。本章涉及很多网络编程函数和编程技巧，包括库文件的导入；winsock的初始化、注销；socket的创建、关闭；设置socket选项；根据主机名获取IP地址； 从堆中分配一定数量的空间、释放从堆中分配的空间；数据报的发送；数据报的接等。
4、再输入外部网主机命令，看能否ping通，
上图为网络ping不通的情形。
源代码
源代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <winsock.h>
#include<conio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")//导入库文件
课程设计所需环境
WindowsXP+Visual C++6.0
课程设计任务要求
实现ping的基本功能，实现ping -t
课程设计工作进度计划
序号
起止日期
工作内容
分工情况
01
2011-12-1~2011-12-2
展开思路讨论工作并搜集相关资料
02
2011-12-3~2011-12-6
具体制作，编写相关代码，制作相关窗口并实现，美化界面
二．程序的流程图和源码
Ping程序的设计与实现大致可分为四个模块（见图1-1），分别是：初始化模块、功能控制模块、ping模块、mian测试模块。
图1-1
1.初始化模块：该模块用于定义及初始化各个全局变量，为winsock加载winsock体。（见图1-2）主要包括定义IP首部格式、定义ICMP首部格式、定义ICMP回应请求、定义ICMP回应答复。
#define ICMP_ECHOREPLY 0 /wk.baidu.comICMP回应答复
#define ICMP_ECHOREQ 8 //ICMP回应请求
#define REQ_DATASIZE 32 //请求数据报大小
#include <iostream>/*******************/
using namespace std;
u_short Checksum; //首部校验和
u_short ID; //标识
u_short Seq; //序列号
char Data;
//数据
}ICMPHDR, *PICMPHDR;
4.编程时，需要用到一些windows函数,说明如下：
(1).int WSAStartup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData);
{
u_char Type; //类型
u_char Code; //代码
u_short Checksum; //首部校验和
u_short ID; //标识
u_short Seq; //序列号
char Data;
//数据
}ICMPHDR, *PICMPHDR;
while ( nleft > 1 )
{
sum += *w++;
nleft -= 2;
}
//补全奇数位
if ( nleft == 1 )
{
u_short u = 0;
*(u_char *)(&u) = *(u_char*)w;
sum += u;
}
//将反馈的16位从高位移到低位
sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
使用恰当的协议标志创建原始套接字之后，便可以在发送和接受调用种使用此套接字句柄了。无论IP_HDRINCL选项是否设置，在原始套接字上接收到的数据种都会将包含IP头。
2.ICMP协议与校验和的计算
互联网上得操作由路由器紧紧地监控着。当有异常饭送时候，具体事件通过ICMP报道，如目的不可到达，TTL超时等。这个协议也用来测试互联网。
//定义IP首部格式
typedef struct _IPHeader
{
u_char VIHL; //版本和首部长度
u_char ToS; //服务类型
u_short TotalLen; //总长度
u_short ID; //标识号
u_short Frag_Flags; //片偏移量
u_char TTL; //生存时间
u_short checksum(u_short *buffer, int len)
{
register int nleft = len;
register u_short *w = buffer;
register u_short answer;
register int sum = 0;
//使用32位累加器,进行16位的反馈计算
函数说明：
应用程序调用socket函数来创建一个能够进行网络通信的套接字。
第一个参数指定应用程序使用的通信协议的协议族，对于TCP/IP协议族，该参数置AF_INET;
第二个参数指定要创建的套接字类型，流套接字类型为SOCK_STREAM、数据报套接字类型为SOCK_DGRAM、
原始套接字SOCK_RAW(WinSock接口并不适用某种特定的协议去封装它，而是由程序自行处理数据包以
s
4.main()函数模块：向指定的域名或IP地址发送Echo 请求报文；根据响应报文显示出Ping的结果；程序仅支持-t选项即可。
图1-8
三．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;
2、我们先输入校园网机房主机命令，看能否ping通
3.试着使用ping–t命令，如下：
u_char Protocol; //协议
u_short Checksum; //首部校验和
struct in_addr SrcIP; //源IP地址
struct in_addr DestIP; //目的地址
}IPHDR, *PIPHDR;
//定义ICMP首部格式
typedef struct _ICMPHeader
创建原始套接字时socket函数的第三个参数protocol值将成为IP头中得协议域的值。IPPROTO_ICMP指定要使用ICMP。
原始套解释提供管理下层传输的能力。他们可能会被恶意利用，因此，仅Administrator组的成员能够创建SOCK_RAW类型的套接字。任何人在Windows NT下都可以创建原始套接字，但是没有Administrator权限的人不能用它来做任何事情，因为bind函数将会失败，出错码WSAEACCES..
。
03
2011-12-7~2011-12-8
编写并完成课程设计报告
指导教师签字： 年 月 日
教研室审核意见：
教研室主任签字： 年 月 日
课程设计任务书
一．Ping程序运行原理
在网络层，除了IP协议之外，还有一些控制协议，如ICMP，ARP, DHCP等。
1.ping的基础知识
原始套接字
原始套接字是允许访问底层传输协议的一种套接字类型。使用原始套接字操作IP数据报，可以进行路由跟踪，Ping等。另外，使用原始套接字需要知道许多下层协议结构的知识，所以下面讨论ICMP,IP, UDP, TCP格式。
函数说明：
为了在应用程序当中调用任何一个Winsock API函数，首先第一件事情就是必须通过WSAStartup函数完成对Winsock服务的初始化，因此需要调用WSAStartup函数。使用Socket的程序在使用Socket之前必须调用WSAStartup函数。
该函数的第一个参数指明程序请求使用的Socket版本，其中高位字节指明副版本、低位字节指明主版本；
及协议首部)；
第三个参数指定应用程序所使用的通信协议。
(3).int sendto( SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR *to, int tolen);
函数说明：
返回值：实际发送数据的长度。
sum += (sum >> 16);
answer = ~sum;
return (answer);
}
3.Ping程序设计思路：
要实现ping程序，需要实现以下步骤：
（1）创建协议类型为IPPROTO_ICMP的原始套接字，设置套接字属性。
（2）创建并初始化ICMP封包。
（3）调用sendto函数向远程主机发送ICMP请求。
滁州学院
课程设计报告
课程名称：计算机网络课程设计
设计题目：ping程序的设计与实现
系别：计算机与信息工程学院
专业：计算科学与技术
组别：第五小组
起止日期:2011年12月1日~2011年12月8日
指导教师:
计算机科学与技术系二○一一年制
课程设计题目
Ping程序的设计与实现
组长
学号
2011220125
班级
（4）调用recfrom函数接受ICMP响应。
初始化ICMP头时先初始化消息类型和代码域，之后是回显请求头。程序首先定义了ICMP头的数据结构IMCP_HDR.。ICMP_HDR的定义如下：
typedef struct _ICMPHeader
{
u_char Type; //类型
u_char Code; //代码