计算机网络实验之Ping程序设计实现分析

课程名称计算机网络实验序号实验五实验项目Ping程序的设计与实现2017年03月25 日实验报告要求1、实验报告封面填表说明（每份实验报告必须附上封面）（1）课程名称：要求与实验大纲和实验指导书中的课程名称一致。

（2）实验序号：指该课程的第几个实验。

（3）实验项目：要求与实验大纲和实验指导书中的实验项目一致。

（4）实验地点：填写完成该实验项目所在的实验室名称。

（5）实验学时：要求与实验大纲和实验指导书中完成该实验项目所需学时一致。

（6）实验类型：是指演示性、操作性、验证性、综合性、设计性。

演示性：教师操作，学生观察，验证理论、说明原理和方法。

操作性：学生按要求动手拆装、调试实验装置或上机操作，掌握其基本原理和方法。

验证性：按实验指导书（教材）要求，由学生通过操作验证所学理论，加深对理论、知识的理解，掌握基本实验知识、方法、技能、数据处理等。

综合性：实验容涉及本课程的综合知识或相关课程的知识，运用多的知识、多种方法，按要求或自拟实验方案进行实验。

主要培养学生综合运用所学知识、实验方法和实验技能，以培养其分析、解决问题的能力。

设计性：给定实验目的、要求和实验条件，学生自己设计实验方案并加以实现的实验。

学生独立完成从查阅资料、拟定实验方案、实验方法和步骤（或系统分析和设计）、选择仪器设备（或自行设计缺制作）进行实验并完成实验全过程，形成实验报告，培养学生自主实验的能力。

（1）批改：全部批改及更正错误。

（2）评分：按百分制评分，不能评分为“优、良、中、差”或“A、B、C”。

（3）签名及批改日期：任课教师必须在每份学生实验报告中签名和写上批改日期。

（4）成绩：填写学生实验成绩表，实验成绩作为考试成绩评定的依据。

（4）评语：任课教师批改学生实验报告时，应给出简明扼要的评语。

成绩：教师评语指导教师签名：批阅日期：一、实验目的及要求1.加深对ICMP协议的理解2.熟悉原始套接字的使用方法3.掌握PING程序的实现流程二、实验原理与容1、一种网络诊断工具2、发送ICMP回送请求报文3、接收ICMP回送应答报文4、IP报文格式5、WinSock原始套接字的使用方法与API函数W insock原始套接字编程过程中，服务器端/客户端的编程都按照以下步骤：初始化套接字(WSAStartup)创建套接字(socket或WSASocket)向服务器通信(sendto/recvfrom)关闭套接字(closesocket)结束使用套接字(WSACleanup)6、三种WinSock地址结构①用的Winsock地址结构sockaddr ，针对各种通信域的套接字，存储它们的地址信息。

②专门针对Internet 通信域的Winsock地址结构sockaddr_in③专用于存储IP地址的结构in_addr三、实验软硬件环境运行Windows XP/ Windows Server 2003/Windows 7操作系统的PC一台Visual C++6.0/ Visual Studio 2005/Visual Studio 2010开发环境4.编写各个函数代码块5.编译，运行实验代码如下：（温馨提醒：意要在.cpp文件的前后添加#include"stdafx.h" （是预编译处理器把stdafx.h文件中的容加载到程序中来。

））#include"stdafx.h"#pragma pack(4)#pragma comment( lib, "ws2_32.lib" )#include"winsock2.h"//#include "stdafx.h"//增加的头文#include"stdlib.h"#include"stdio.h"#define ICMP_ECHO 8 // ICMP ECHO 请求报文类型#define ICMP_ECHOREPLY 0 // ICMP ECHO 响应报文类型#define ICMP_MIN 8 // 最小ICMP报文大小为8 bytes (只有ICMP首部)#define ICMP_PACKET_SIZE 32 //ICMP报文数据大小#define ICMP_PACKET_NUMBER 4 //发送ICMP报文的个数#define MAX_PACKET 1024 // 最大ICMP报文数据长度#define ICMP_TIMEOUT1000 //ICMP超时时间#define xmalloc(s) HeapAlloc(GetProcessHeap(),HEAP_ZERO_MEMORY,(s)) #define xfree(p) HeapFree (GetProcessHeap(),0,(p))/* 定义结构体：IP 首部*/typedef struct iphdr {unsigned int h_len : 4; // 首部长度unsigned int version : 4; // IP版本unsigned char tos; // 服务类型unsigned short total_len; // 报文总长度unsigned short ident; // IP报文标识符unsigned short frag_and_flags; // 分片标记和片偏移unsigned char ttl; // 生存时间unsigned char proto; // 报文数据的协议类型unsigned short checksum; // 首部检验和unsigned int sourceIP; // 源IPunsigned int destIP; // 目的IP}IpHeader;/* 定义结构体：ICMP 首部*/typedef struct icmphdr {BYTE i_type; // ICMP报文类型BYTE i_code; // 代码USHORT i_cksum; // 报文校验和USHORT i_id; // ICMP报文标识符USHORT i_seq; // 报文序号ULONG timestamp; //时间戳，不是ICMP报文首部的标准组成部分}IcmpHeader;void fill_icmp_data(char *, int); // ICMP请求报文填充函数USHORT checksum(USHORT *, int); // 校验和计算函数int decode_resp(char *, int, struct sockaddr_in *); // ICMP应答报文解析函数int main(int argc, char **argv){WSADATA wsaData; //套接字信息SOCKET sockRaw; //原始套件字char dest_ip[16];//目的IP（字符串）unsigned int addr = 0; //目的IP（整型）struct sockaddr_in dest; //目的IP（sockaddr_in结构）struct sockaddr_in from; //源socket地址int fromlen = sizeof(from);//源socket地址的长度int datasize; //报文总长度（=首部大小+数据大小）//int bwrote, bread; //实际发送和接收数据大小int timeout = ICMP_TIMEOUT; //超时时间USHORT seq_no = 0;//报文序号从0开始递增int statistic = 0; // 成功接收报文的个数char *icmp_data; //指向发送缓冲区的指针char *recvbuf; //指向接收缓冲区的指针memset(dest_ip, '\0', sizeof(dest_ip));if (argc<2) {printf("Please input destination host IP（请输入目的IP）:");scanf("%s", &dest_ip);}elsememcpy(dest_ip, argv[1], strlen(argv[1]));/* 初始化函数*/if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0){//第一处printf("WSAStartup failed: %d\n", GetLastError());return -1;}/* 创建传输ICMP协议数据的原始套接字*/sockRaw = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, NULL, 0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);//第二/* raw-protocol interface */第三处if (sockRaw == INVALID_SOCKET) {printf("WSASocket() failed: %d\n", WSAGetLastError());return -1;}/* 设置套接字的接收超时选项(即设置SO_RCVTIMEO) */if (setsockopt(sockRaw, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout)) ==SOCKET_ERROR){printf("failed to set recv timeout: %d\n", WSAGetLastError());return -1;}/* 设置套接字的发送超时选项(即设置SO_SNDTIMEO) */if (setsockopt(sockRaw, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout)) == SOCKET_ERROR){printf("failed to set send timeout: %d\n", WSAGetLastError());return -1;}/* 转换指定的目的IP为winsocket地址结构*/addr = inet_addr(dest_ip);//第四处inet_addr()的功能是将一个点分十进制的IP转换成一个长整数型数（u_long类型）dest.sin_addr.s_addr = addr;dest.sin_family = AF_INET;/* 创建发送缓冲区，分配存*/datasize = ICMP_PACKET_SIZE + sizeof(IcmpHeader);icmp_data = (char*)xmalloc(MAX_PACKET);if (!icmp_data) {printf("HeapAlloc failed %d\n", GetLastError());return -1;}/* 创建接收缓冲区，分配存*/recvbuf = (char*)xmalloc(MAX_PACKET);if (!recvbuf) {printf("HeapAlloc failed %d\n", GetLastError());return -1;}/* 填充待发送的ICMP请求报文*/memset(icmp_data, 0, MAX_PACKET);fill_icmp_data(icmp_data, datasize);/* 显示ping提示信息*/printf("\nPinging %s ....\n\n", dest_ip);/* 发送4个ICMP请求报文，并接收应答报文*/for (int i = 0; i<ICMP_PACKET_NUMBER; i++){int bwrote = 0, bread = 0; //实际发送和接收数据大小((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum = 0; //校验和字段置0((IcmpHeader*)icmp_data)->timestamp = GetTickCount(); //时间戳字段置为当前系统时间((IcmpHeader*)icmp_data)->i_seq = seq_no++; //序号字段每次递增1((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum = checksum((USHORT*)icmp_data, datasize);//计算校验和/* 发送ICMP请求报文*/bwrote = sendto(sockRaw, icmp_data, datasize, 0, (struct sockaddr*)&dest,sizeof(dest));//第五第六处if (bwrote == SOCKET_ERROR){if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT) {printf("Request timed out.\n");continue;}printf("sendto failed: %d\n", WSAGetLastError());return -1;}/* 接收ICMP应答报文*/bread = recvfrom(sockRaw, recvbuf, MAX_PACKET, 0, (struct sockaddr*)&from,&fromlen);//第七处if (bread == SOCKET_ERROR){if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT) {printf("Request timed out.\n");continue;}printf("recvfrom failed: %d\n", WSAGetLastError());return -1;}/* 如果解析成功，递增成功接收的数目++ */if (!decode_resp(recvbuf, bread, &from))statistic++;Sleep(1000); //间隔1000ms后再发下一个请求报文}/* 显示用户名和统计结果*/printf("\nPing statistics collected by XXX for %s \n", dest_ip);printf(" Packets: Sent = %d,Received = %d, Lost = %d (%2.0f%% loss)\n",ICMP_PACKET_NUMBER, //发送报文个数statistic,//接收报文个数(ICMP_PACKET_NUMBER - statistic),//丢失报文个数(float)(ICMP_PACKET_NUMBER - statistic) / ICMP_PACKET_NUMBER * 100);//丢包率/* 关闭套接字*/closesocket(sockRaw);//第九处/* 注销函数*/WSACleanup();return 0;}/* ICMP回送请求报文填充函数*/void fill_icmp_data(char * icmp_data, int datasize){IcmpHeader *icmp_hdr;char *datapart;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, 'E', datasize - sizeof(IcmpHeader));}/* ICMP回送应答报文解析函数*/int decode_resp(char *buf, int bytes, struct sockaddr_in *from){IpHeader *iphdr;IcmpHeader *icmphdr;unsigned short iphdrlen;iphdr = (IpHeader *)buf;iphdrlen = (iphdr->h_len) * 4;if (bytes < iphdrlen + ICMP_MIN) {printf("Too few bytes from %s\n", inet_ntoa(from->sin_addr));return -1;}icmphdr = (IcmpHeader*)(buf + iphdrlen);if (icmphdr->i_type != ICMP_ECHOREPLY) {printf("non-echo type %d recvd\n", icmphdr->i_type);return -1;}if (icmphdr->i_id != (USHORT)GetCurrentProcessId()) {printf("someone else''s packet!\n");return -1;}printf("%d bytes from %s:", bytes - iphdrlen - sizeof(IcmpHeader), inet_ntoa(from->sin_addr));printf(" icmp_seq = %d. ", icmphdr->i_seq);printf(" time: %d ms ", bytes);printf("\n");return 0;}/* 校验和计算函数*/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);}#include"stdafx.h"6.按Crtl+F5编译、运行，结果如图所示：。