网络编程实验_ping实验报告

网络编程－PING程序设计实验指导书一．实验目的（1）熟悉原始套接字编程。

（2）了解网络的结构。

（3）了解网络传输底层协议。

二．实验要求PING程序是用于测试网络连通性的程序。

要求在WINDOWS环境下实现基本的PING程序功能.在命令提示符下输入：PING ***.***.***.***其中***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：REPLY FROM ***.***.***.***或REQUEST TimeOut （无法PING通的情况）三．实验原理1、PING的工作原理ping 程序是用来探测主机到主机之间是否可通信，如果不能ping到某台主机，表明不能和这台主机建立连接。

ping 使用的是ICMP协议，它发送ICMP回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。

当传送IP数据包发生错误－－比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。

给主机一个处理错误的机会，这也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。

ICMP数据包由8bit的错误类型和8bit的代码和16bit的校验和组成。

而前 16bit就组成了ICMP所要传递的信息。

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，受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。

用户就可以判断网络大致的情况。

IP数据报TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包, 称为IP数据报(IP datagram). 这是一个与硬件无关的虚拟包, 由包头和数据两部分组成, 包头中的源地址和目的地址都是IP协议地址.ICMPTCP/IP组件包括一个ICMP(Internet Control Message Protocol)协议, 该协议定义了的报文类型: Echo，Echo Reply，用于ping程序的基本实现下图是ICMP报文的传送：2、RAW模式的SOCKET编程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RAW模式的SOCKET 编程。

熟悉SOCKET的编程，包括基本的系统调用如SOCKET、BIND等.3、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程序四. 实验步骤和注意事项1、熟悉IP以及ICMP协议的工作机制2、熟悉RAW模式的SOCKET编程3、编写PING的实现程序4、编译环境中需要包括SOCKET库 WS2_32.lib5、在模拟实现环境下调试并运行自己编写的PING程序6、最后提交源程序，撰写实验报告初步流程图具体步骤1、定义IP头和ICMP头该程序定义自己的IP头和ICMP头数据结构，代码如下：//IP首部数据结构typedef struct iphdr{unsigned int h_len : 4 ;//首部长度unsigned int version : 4 ;//版本unsigned char tos ;//服务类型unsigned short total_len ;//报文总长度unsigned short ident ;//标识unsigned short frag_and_flags ;//偏移量unsigned char ttl ;//寿命unsigned char proto ;//协议unsigned short checksum ;// 首部校验和unsigned int sourceIP ;// 源站IPunsigned int destIP ;// 目的站IP};//ICMP首部数据结构typedef struct icmphdr{BYTE i_type ;//类型BYTE i_code ;//代码USHORT i_cksum ;//首部校验和USHORT i_id ;//标识USHORT i_seq ;//序列号ULONG timestamp ;//时间戳};2.定义变量WSADATA wsaData ;SOCKET sockRaw ;struct sockaddr_in dest,from ;struct hostent*hp ;int bread,datasize=32,packnum=6;int fromlen=sizeof(from);int timeout=1000 ;int statistic=0 ;int ts=0;char*dest_ip ;char*icmp_data ;char*recvbuf ;unsigned int addr=0 ;USHORT seq_no=0 ;int temp;3、定义函数：（1）void fill_icmp_data(char*icmp_data,int datasize,int ts);//填充ICMP报头void fill_icmp_data(char*icmp_data,int datasize,int ts){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 ;icmp_hdr->timestamp=ts;datapart=icmp_data+sizeof(IcmpHeader);memset(datapart,'E',datasize-sizeof(IcmpHeader));}（2）USHORT checksum(USHORT*buffer,int size);//计算ICMP首部校验和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);}（3）int decode_resp(char*buf,int bytes,struct sockaddr_in*from);//解析收到的数据包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){cout<<"Too few bytes from "<<inet_ntoa(from->sin_addr)<<endl; }icmphdr=(IcmpHeader*)(buf+iphdrlen);if(icmphdr->i_type!=ICMP_ECHOREPLY){cout<<"non-echo type "<<icmphdr->i_type<<" recvd\n";return 1 ;}if(icmphdr->i_id!=(USHORT)GetCurrentProcessId()){cout<<"someone else's packet!\n";return 1 ;}bytes-=32;cout<<"Reply from "<<inet_ntoa(from->sin_addr)<<":"<<" bytes:"<<bytes;cout<<" packnum = "<<icmphdr->i_seq+1<<".";cout<<" time: "<<GetTickCount()-icmphdr->timestamp<<" ms "<<endl;return 0 ;}4.主函数的具体流程（int main(1）原始套接字的创建：SOCKET sockRaw ;sockRaw=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED;if(sockRaw==INVALID_SOCKET){cout<<"WSASocket() failed: "<<WSAGetLastError()<<endl;ExitProcess(STATUS_FAILED);}2）定义套接字选项bread=setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));如果没有出现错误，setsocket返回值为0;3）定义sockaddr_in类型的dest,from两个变量。

sock addr_in结构是专门被Windows Sockets用来详细说明套接字连接地址的。