计算机网络实习

计算机网络与通信实习报告设计题目编程模拟ping程序2010 年11月27日一、实验目的编程模拟ping程序，实现Ping程序的基本功能，即接收到一个ping程序数据包后给出回应。

二、实验原理ping命令是用来查看网络上另一个主机系统的网络连接是否正常的一个工具。

ping命令的工作原理是：向网络上的另一个主机系统发送ICMP报文，如果指定系统得到了报文，它将把报文一模一样地传回给发送者，这有点象潜水艇声纳系统中使用的发声装置。

想要了解ping 命令的原理必须了解ICMP协议、ICMP报文格式和IP报文格式。

（1）ICMP报文结构ICMP 报文结构: ICMP 报文前四个字节为报文头部分,第一个字节为报文类型,第二个字节未用, 第三四个字节为报文的校验和。

从第四个字节开始为长度可变的数据段,该段的内容取决于ICMP 的类型,本文所要使用的请求报文和请求应答报文的数据段中前四个字节是报文的标识符和顺序号。

对于整个ICMP 报文来说其长度最长不能超过64K字节。

（2）IP报文结构ICMP 报文和其它位于IP 层的报文一样是作为IP 报文的数据段加上IP 报文头组成IP 数据报发出,其中IP 报文头长度一般为20 个字节。

如图2所示。

根据实验题目查找相关资料，熟悉及理解ping的工作原理，从而进一步设计ping程序的功能图和系统流程图。

准备工作做好后就可上机调试，验证其可行性并查找漏洞，完善ping 程序。

1、ping程序的设计包含了4部分：IP、ICMP的头结构，主函数模块，CMP数据包校验和的计算和使用说明模块。

2、系统流程图首先在主函数里定义变量同时进行初始化，然后检查参数的正确性，如果参数不正确或者没有输入参数，则显示用户帮助信息(Usage )，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。

如图3所示。

图3 系统流程图3、数据结构设计本程序定义了2个结构体：iphdr、-ihdr，分别用于存放IP报头信息、ICM P报头信息。

4、主函数，使用说明，数据包校验和的计算的相关程序在程序中会有体现。

三、程序设计#include <winsock2.h> //Winsock API头文件#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#pragma comment(lib,"ws2_32.lib") //Winsock API连接库文件/*IP头结构*/typedef struct iphdr{BYTE h_len:4; //首部长度指的是IP层头部占32 bit字的数目//(也就是IP层头部包含多少个4字节,实际字节数4*hlen),BYTE version:4; //IP版本号BYTE tos; //服务类型TOSUSHORT total_len; //IP包总长度USHORT ident; //标识USHORT frag_and_flags; //标志位BYTE ttl; //生存时间BYTE proto; //协议USHORT checksum; //IP首部校验和UINT sourceIP; //源IP地址(32位)UINT destIP; //目的IP地址(32位)}IpHeader;/*ICMP头结构*/typedef struct _ihdr{BYTE i_type; //类型发出的ICMP为8(ICMP_ECHO_REQUEST),接受到的ICMP为0 BYTE i_code; //代码USHORT i_cksum; //ICMP包校验和USHORT i_id; //识别号(一般用进程号作为标识号)USHORT i_seq; //报文序列号(一般设置为0)ULONG timestamp;//时间戳}IcmpHeader;USHORT checksum(USHORT *,int); //函数声明:计算ICMP包校验和void usage();//函数声明:使用帮助void main(int argc,char *argv[]){char *ICMP_DEST_IP;//目标主机IPWSADATA wsaData;struct sockaddr_in dest,from;//地址结构int datasize; //ICMP报文大小int ret;//API函数返回值int i;//循环计数器int attachsize=32;//ICMP数据包附加字节数,本程序默认为32字节 int n=4;//发送数据包个数,本程序默认发送4个ICMP数据包int timeout;//延迟DWORD packetrecv=0;//收到的数据包DWORD mintime=0;//用时最短时间DWORD maxtime=0;//用时最长时间DWORD averagetime=0;//平均用时DWORD lostpercent=0;//丢包率DWORD start;//发送ICMP包起始时间char *icmp_data;//ICMP包char *recvbuf;//ICMP应答接收缓冲区int fromlen=sizeof(from);//地址结构体的大小SOCKET sockRaw;//原始套接字char *attachdata;//ICMP包附加数据PHOSTENT hostinfo;//主机信息(域名->IP)//读取命令行参数if(1==argc)//如果仅有一个默认的命令行参数则显示程序说明//默认的第一个命令行参数为本程序的路径{usage();return;//退出程序}else //如果有多个命令行参数{for(i=1;i<=argc-1;i++){if(strstr(argv[i],"-n"))//"-n" 指定发送ICMP数据包个数n=atoi(argv[i+1]);i++;}if(strstr(argv[i],"-l"))//"-l" 指定每个包附加数据的大小{attachsize=atoi(argv[i+1]);i++;}if(strstr(argv[i],"-t"))//"-t" 死亡之Ping{n=999999;}if(strstr(argv[i],"?")){usage();return;//退出程序}}ICMP_DEST_IP=argv[argc-1];}ret=WSAStartup(MAKEWORD(2,2), //Socket版本号&wsaData //指向WSADATA数据结构的指针); //初始化Socket的开始if(ret!=0)//WSAStartup调用成功返回0{printf("初始化Socket出错!\n");return;//退出程序hostinfo=gethostbyname(ICMP_DEST_IP); //域名解析开始if(NULL==hostinfo){printf("无法解析主机%s的IP地址!",ICMP_DEST_IP);WSACleanup(); //中止Windows Sockets DLL的使用,释放资源return;}else{ICMP_DEST_IP=inet_ntoa(*(struct in_addr*)*hostinfo->h_addr_list);}sockRaw=socket(AF_INET,//协议族(AF_INET: TCP_IP)SOCK_RAW,//套接字类型(原始套接字)IPPROTO_ICMP//协议类型(ICMP协议)); //创建原始套接字开始if(INVALID_SOCKET==sockRaw)//socket调用失败返回INVALID_SOCKET,反之返回套接字句柄{printf("创建原始套接字出错!\n");WSACleanup(); //中止Windows Sockets DLL的使用,释放资源return;//退出程序}//设置目的IPmemset(&dest,0,sizeof(dest));dest.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(ICMP_DEST_IP);dest.sin_family=AF_INET;attachdata=(char*)malloc(attachsize);memset(attachdata,0,attachsize);//ICMP包数据部分填充attachsize字节0datasize=sizeof(IcmpHeader)+attachsize;//ICMP数据包总大小(头+体)icmp_data=(char*)malloc(datasize);//根据上面计算的结果为ICMP包数据分配内存recvbuf=(char*)malloc(200);//memset(icmp_data,0,datasize);//ICMP数据包封装((IcmpHeader *)icmp_data)->i_type=8;((IcmpHeader *)icmp_data)->i_code=0;((IcmpHeader *)icmp_data)->i_id=(USHORT)GetCurrentProcessId();((IcmpHeader *)icmp_data)->timestamp=GetTickCount();((IcmpHeader *)icmp_data)->i_seq=0;memcpy(icmp_data+sizeof(IcmpHeader),attachdata,attachsize);//ICMP包数据部分填充32字节0((IcmpHeader *)icmp_data)->i_cksum=0;//计算ICMP包校验和((IcmpHeader *)icmp_data)->i_cksum=checksum((USHORT *)icmp_data,datasize);timeout=1000;//设置发送延迟setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char *)&timeout,sizeof(timeout));timeout=2000;//设置接受延迟setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char *)&timeout,sizeof(timeout));printf("Pinging %s with %d bytes of data:\n\n",ICMP_DEST_IP,attachsize);for(i=1;i<=n;i++){ start=GetTickCount();//发送第i个ICMP数据包ret=sendto(sockRaw,icmp_data,datasize,0,(struct sockaddr *) &dest,sizeof(dest));if(SOCKET_ERROR==ret){printf("发送ICMP数据包%d出错!\n",i);continue;}//等待接收返回的ICMP数据包while(1){if((GetTickCount()-start)>=1000){printf("Request timed out.\n");break;}memset(recvbuf,0,200);ret=recvfrom(sockRaw,recvbuf,200,0,(struct sockaddr *) &from,&fromlen);if(SOCKET_ERROR==ret){printf("接收数据包%d出错!\n",i);break;}else{//显示返回ICMP包的信息unsigned short iphdrlen;//IP头长度IcmpHeader *icmphdr;DWORD timeuse;//数据包发送到接收用时int attachlen;//返回的ICMP数据包中数据段的大小timeuse=(GetTickCount()-start);if(0==packetrecv){mintime=timeuse;maxtime=timeuse;}if(timeuse>maxtime) maxtime=timeuse;if(timeuse<mintime) mintime=timeuse;averagetime=averagetime+timeuse;iphdrlen=((IpHeader *)recvbuf)->h_len *4;icmphdr=(IcmpHeader *)(recvbuf+iphdrlen);attachlen=ret-iphdrlen-sizeof(IcmpHeader);printf("Reply from %s: bytes=%d time=%d ms TTL=%d\n",ICMP_DEST_IP,attachlen,timeuse,((IpHeader *)recvbuf)->ttl);packetrecv++;break;}}}//显示统计信息lostpercent=100*((float)(n-packetrecv)/(float)n);//计算丢包率averagetime=(float)averagetime/(float)packetrecv;//计算平均用时printf("\nPing statistics for %s:\n",ICMP_DEST_IP);printf(" Packets: Sent = %d, Received = %d, Lost = %d (%d %s loss),\n",n,packetrecv,lostpercent,lostpercent,"%");printf("Approximate round trip times in milli-seconds:\n");printf(" Minimum = %dms, Maximum = %dms, Average = %dms",maxtime,mintime,averagetime);free(recvbuf);free(icmp_data);closesocket(sockRaw);WSACleanup();}USHORT checksum(USHORT *buffer,int size) //计算ICMP数据包校验和{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 usage() //使用说明{printf("Ping程序模拟\n\n");printf("By RedIce\n");printf("Usage: checknet.exe [-n count] [-l size] target_name \n\n");printf("Options:\n");printf(" -n count 发送ICMP数据包的个数,默认为4个.\n");printf(" -l size 每个ICMP包附加的数据字节数,默认为32字节.\n\n"); }四、运行结果程序运行结果利用计算机里的ping命令所得结果五、实习总结程序设计中出现了很多的问题，例如以前没有认真的研究，导致在设计时不知道IP的结构，幸好有网络和图书馆的帮助才让我们查到了结果，在运行程序时出现两个错误，。