实验报告ping

计算机与信息技术学院设计性实验报告（1）了解Linux下Socket通信的原理，了解ping程序的工作原理。

（2）了解基于原始套接字的编程方法；理解并掌握IP报头格式和ICMP报头格式。

（3）掌握常见协议，如IP、TCP报头的结构和各字段的功能；二、实验仪器或设备一台装有Linux操作系统的计算机。

三．总体设计（设计原理、设计方案及流程等）（1）设计原理：ping程序是用来探测主机到主机之间是否可通信，如果不能到某台主机，表明不能和这台主机建立连接。

使用的是ICMP协议，它发送请求消息给目的主机。

ICMP协议规定：目的主机必须返回ICMP回送应答消息给源主机。

如果源主机在一定时间内收到应答，则认为主机可达。

ICMP协议通过IP协议发送的，IP协议是一种无连接的，不可靠的数据包协议。

因此，保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。

其中一个重要的模块就是ICMP（网络控制报文）协议。

ICMP数据报的数据发送前要经过两级封装：首先是添加ICMP报头形成ICMP IP报头形成IP数据报，如下图：ICMP数据报的格式如下：（2）、设计方案：1）PING利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。

原理是用类型码为0的ICMP发请求，收到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。

PING程序来计算间隔时间，并计算有多少个包被送达。

2）实验中用到的结构体：Struct timeval{Int tv_sec; //指定秒数Int tv_usec; //微秒数};Struct sockaddr_in{ //用来保存套接字地址信息Short int sin_family;Unsigned short int sin_port;Struct in_addr sin_adr;Unsigned char sin_zero[8];};Struct sockaddr{ //功能同上，用来保存套接字地址信息Unsigned short sa_family;Char sa_data[14];};Struct in_addr //定义32位IP地址{_u32 s_addr;};3）实验中用到的重要函数：a)设置套接字的属性setsockopt(int s,int level,int optname,void *optval,socklen_t *optlen) 其中参数s为一个套接字，参数level是进行套接字选项操作的层次，可以取通用套接字，IP层套接字，TCP层套接字，参数optname是套接字选项的名称。

参数optval是待设置的套接字选项的值，参数optlen是该选项的长度。

b)发送套接字函数int sendto(int s,const void * buf,int len,unsigned flags,const struct sockaddr *to ,int tolen)其中：s是传送数据的socket；Buf是缓冲器指针，用来存放要传送的信息；Len是Buf的大小；Flags一般为0；To为接收端网络地址；Tolen为接收端网络地址的长度；c)接收套接字函数int recvfrom(int s,const void * buf,int len,unsigned flags,const struct sockaddr * from ,int fromlen)参数意义同上d)地址转换函数char * inet_ntoa(struct in_addr in)将函数值为in的网络字节顺序形式的二进制IP地址转换成以“.”分隔的字符串形式，执行成功返回结果字符串指针，参数无效返回NULL（3）流程图：四．实验步骤（包括主要步骤、代码分析等）（1）ICMP报头校验和算法unsigned short cal_chksum(unsigned short *addr,int len){int nleft=len;int sum=0;unsigned short *w=addr;unsigned short answer=0;/*把ICMP报头二进制数据以2字节为单位累加起来*/while(nleft>1){sum+=*w++;nleft-=2;}/*若ICMP报头为奇数个字节，会剩下最后一字节。

把最后一个字节视为一个2字节数据的高字节，这个2字节数据的低字节为0，继续累加*/if( nleft==1){*(unsigned char *)(&answer)=*(unsigned char *)w;sum+=answer;}sum=(sum>>16)+(sum&0xffff);sum+=(sum>>16);answer=~sum;return answer;}（2）设置ICMP报头int pack(int pack_no){int i,packsize;struct icmp *icmp;struct timeval *tval;icmp=(struct icmp*)sendpacket;icmp->icmp_type=ICMP_ECHO;icmp->icmp_code=0;icmp->icmp_cksum=0;icmp->icmp_seq=pack_no;icmp->icmp_id=pid;packsize=8+datalen;tval= (struct timeval *)icmp->icmp_data;gettimeofday(tval,NULL); /*记录发送时间*/icmp->icmp_cksum=cal_chksum( (unsigned short *)icmp,packsize); /*校验算法*/ return packsize;}（3）发送三个ICMP报文void send_packet(){int packetsize;while( nsend<MAX_NO_PACKETS){nsend++;packetsize=pack(nsend); /*设置ICMP报头*/if( sendto(sockfd,sendpacket,packetsize,0,(struct sockaddr *)&dest_addr,sizeof(dest_addr) )<0 ){perror("sendto error");continue;}sleep(1); /*每隔一秒发送一个ICMP报文*/}}（4）剥去ICMP报头int unpack(char *buf,int len){int i,iphdrlen;struct ip *ip;struct icmp *icmp;struct timeval *tvsend;double rtt;ip=(struct ip *)buf;iphdrlen=ip->ip_hl<<2; /*求ip报头长度,即ip报头的长度标志乘4*/icmp=(struct icmp *)(buf+iphdrlen); /*越过ip报头,指向ICMP报头*/len-=iphdrlen; /*ICMP报头及ICMP数据报的总长度*/if( len< 8)/*小于ICMP报头长度则不合理*/{printf("ICMP packets\'s length is less than 8\n");return -1;}/*确保所接收的是我所发的的ICMP的回应*/if( (icmp->icmp_type==ICMP_ECHOREPLY) && (icmp->icmp_id==pid) ) {tvsend=(struct timeval *)icmp->icmp_data;tv_sub(&tvrecv,tvsend); /*接收和发送的时间差*/rtt=_sec*1000+_usec/1000; /*以毫秒为单位计算rtt*//*显示相关信息*/printf("%d byte from %s: icmp_seq=%u ttl=%d rtt=%.3f ms\n",len, inet_ntoa(from.sin_addr),icmp->icmp_seq, ip->ip_ttl, rtt);}else return -1;}（5）接收所有ICMP报文void recv_packet(){int n,fromlen;extern int errno;signal(SIGALRM,statistics);fromlen=sizeof(from);while( nreceived<nsend){ alarm(MAX_WAIT_TIME);if( (n=recvfrom(sockfd,recvpacket,sizeof(recvpacket),0,(struct sockaddr *)&from,&fromlen)) <0){if(errno==EINTR)continue;perror("recvfrom error");continue;}else printf("receive successful!\n");gettimeofday(&tvrecv,NULL); /*记录接收时间*/if(unpack(recvpacket,n)==-1)continue;nreceived++;}}（6）计算发送和接收数据报的时间差void tv_sub(struct timeval *out,struct timeval *in){if( (out->tv_usec-=in->tv_usec)<0){--out->tv_sec;out->tv_usec+=1000000;}out->tv_sec-=in->tv_sec;}（7）进行数据统计：void statistics(int signo){printf("\n--------------------PING statistics-------------------\n");printf("%d packets transmitted, %d received , %%%d lost\n",nsend,nreceived, (nsend-nreceived)/nsend*100);close(sockfd);exit(1);}五．结果分析与总结（1）实验总结：教师签名：年月日。