计算机网络实验之Ping程序地设计与实现

1、'3买验报鲁课程名称 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

2、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：实验内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

3、实验的能力。2、实验报告的格式软件类实验报告格式公共课实验报告格式硬件类实验报告格式序号要求序号要求序号要求1实验目的及要求1实验目的及要求1实验预习实验目的实验原理及内容（简明扼要， 主要是实验接线图）2实验原理与内容2实验步骤所用仪器设备3实验软硬件环境3操作要点预习思考题4实验过程（实验步骤、 记录、数据、分析）4实验结果2实验原始记 录（经实验指 导教师签名 认可）画出实验所需要的各种记录表格5测试/调试及实验结果分析5实验问题3实验报告数据处理（数据表格、计算结果、误差、 结果表达、曲线图等）6实验结论与体会6小结及讨论结论讨论3、教师批改学生实验报告要求（1）批改：全部批改及更正错

4、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、实验原理与内容1、一种网络诊断工具2、发送ICMP回送请求报文3、接收ICMP回送应答报文卜 11111 *类型：呂或0代码二0检验和1标识符序号由请求报文发送;由回

5、答报文重复4、IP报文格式据协调数据缓冲区close$ocket()调用卅i n：soG4位版本叢位服务类型I百位总长度(字节数)16位标识3位标志13位片倔移$位生存时间$位协议类型“位首部检验和3Z位源LP地址32位目的1哋址选项(:如果有M S A S t 卫 r t yWinsock, d I I应用程序1资源sockaddr ,针对各种通信域的套接字， 存储它们的地址W i riAiCk应用 .程序1开始W i nGck应用 .程序研始/socketO 或 WSASockeg5、Win Sock原始套接字的使用方法与API函数Wnsock原始套接字编程过程中，服务器端/客户端的编程都

6、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)sendtof) rgcvfem f) J6、三种Win Sock地址结构用的Win sock地址结构recvfrom () sendtDh ,检查 Winsackin 为应用程库分配soul实现 壬序分配资舞4位首部 长度叮 socketO 或1 WS倉SX吨内存实现引用！8U 2和2 0枯实现1 BanupTJJl其他Ieanup7r)l漕理工作：将套猿字中的數据 发建

7、完毕斷畀流式査接亨的 连耀释放所分配的资源应用程序2资源清理工作，将套接字中的数撇 发送完毕厮开浇式査接宇的 连接释牌所分配的资薄数据煖冲区査接字对照表其他ciosesocket()信息。 专门针对In ternet通信域的 Win sock地址结构sockaddr_in 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台 Visual C+6.0/ Visual Studio 2005/Visual Studio 2010开发环境四、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）1. 打

8、开Visual Studio 2013 ，建立工程文件2. 了解需求，进行需求分析：使用win sock原始套接字编写ping程序，要求实现如下功能：可以指定ping的目标主机IP。每次发送4个ICMP回送请求报文，每个请求报文的数据大小为32字节，发送超时和接收超时时间设为1000ms对于发出的每个ICMP回送请求报文，若收到应答报文，显示每个应答报文的数据 大小（byte ）、源IP、序号、响应时间（ms）；若发送超时或接收超时，显示“Request time out. ”最后，显示用户名和ping的统计信息。统计信息包括发出的请求报文个数、收到 的应答报文个数、丢包个数、丢包率。3. 绘

9、制流程框图输出信息V结束：4. 编写各个函数代码块5. 编译，运行（是预编译处理实验代码如下：（温馨提醒：意要在.cpp文件的前后添加#inelude "stdafx.h"器把stdafx.h文件中的内容加载到程序中来。）#i nclude "stdafx.h"#pragma pack(4)#pragma commen( lib , "ws2 32.lib")#i nclude "wi nsock2.h"#i nclude "stdafx.h"/增加的头文#i nclude "stdl

10、ib.h"#i nclude "stdio.h" #define ICMP_ECHO /ICMP ECHO 请求报文类型#define ICMP_ECHOREPLY/ ICMP ECHO 响应报文类型#define ICMP_MIN8 / 最小 ICMP报文大小为 8 bytes (只有 ICMP首部)#define ICMP_PACKET_SIZE2 /ICMP 报文数据大小#define ICMP_PACKET_NUME4ER 发送 ICMP报文的个数#define MAX_PACKET1024/ 最大 ICMP报文数据长度#define ICMP_TIMEO

11、UTOOO /ICMP 超时时间#define xmalloc (s) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEM(SRY#define xfree (p) HeapFree (GetProcessHeap(),0,(p) |unsigned short total_len;/ 报文总长度un sig ned short ide nt;/ 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/*定义结构体：ICMP首部*/typedef structicmp

12、hdr BYTEi_type; / ICMP 报文类型BYTEi_code; / 代码USHORiTcksum; /报文校验和WSADATAsaData; / 套接字信息SOCKETockRaw; /原始套件字 char dest_ip16; / 目的 IP (字符串) unsigned int addr = 0;/ 目的 IP (整型)structsockaddr_in dest;/ 目的 IP (sockaddr_in 结构)structsockaddr_in from; / 源 socket 地址int fromlen = sizeof (from); / 源 socket 地址的长度

13、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USHORTeq _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 in put des

14、t in ation 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*/*创建传输ICMP协议数据的原始套接字*/sockRaw = WSASocke(tAF_INET SOCK_RAWIPPROTO_ICM PNULL 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED第二 /* raw-protocol in terface */第三处if (sockRaw = INVALID_SOCKTprintf( "

15、WSASocket() failed: %dn", WSAGetLastError();return -1;/*设置套接字的接收超时选项(即设置SO_RCVTIMEO) */if (setsockopt(sockRaw, SOL_SOCKETSO_RCVTIMEO char *)&timeout, sizeof (timeout)= SOCKET_ERRORprintf( "failed to set recv timeout: %dn", WSAGetLastError();return -1;/*设置套接字的发送超时选项（即设置SO SNDTIMEO）

16、 */if (setsockopt(sockRaw, SOL_SOCKETSO_SNDTIMEO char *)&timeout,sizeof (timeout)=SOCKET_ERRORprintf( "failed to set send timeout: %dn", WSAGetLastError();return -1;/* 转换指定的目的IP为win socket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.s in _addr

17、.s_addr = addr;dest.sin_family = AF_INET/*创建发送缓冲区，分配内存*/datasize =ICMP PACKET SIZE sizeof (IcmpHeader);icmp data = ( char *) xmalloc (MAX PACKETif (!icmp_data) printf( "HeapAlloc failed %dn", GetLastError();return -1;/*创建接收缓冲区，分配内存*/recvbuf = ( char*) xmalloc (MAX PACKETif (!recvbuf) print

18、f( "HeapAlloc failed %dn", GetLastError();return -1;/*填充待发送的ICMPi青求报文*/ memset(icmp data, 0,MAX PACK£Tfill icmp data(icmp data, datasize);/*显示ping提示信息*/printf( "nPinging %s .nn", 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_NUM;BER|int bwrote = 0, bread

19、 = 0;/实际发送和接收数据大小(lcmpHeader*)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( USHOF*Jicmp_data, datasize); / 计算校验和/*发送ICMP请求报文*/bwrote =

20、sendto(sockRaw, icmp data, datasize, 0, (struct sockaddr*)&dest, sizeof (dest); / 第五第六处if (bwrote = SOCKET_ERRORif (WSAGetLastError() =WSAETIMEDOU Tprintf( "Request timed out. n");continue ;pri ntf( "se ndto failed: %dn", WSAGetLastError();return -1; /*接收ICMP应答报文*/bread = rec

21、vfrom(sockRaw, recvbuf, MAX_PACKET ( structsockaddr *) &from, & fromle n);/第七处if (bread = SOCKET_ERRQRif (WSAGetLastError() = WSAETIMEDOU Tprintf( "Request timed out. n");continue ;pri ntf( "recvfrom failed: %dn", WSAGetLastError();return -1; |/*如果解析成功，递增成功接收的数目+ */if (!d

22、ecode 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( "nPi ng statistics collected by XXX for %s n", dest_ip);printf( " Packets: Sent = %d,Received = %d, Lost = %d (%2.0f% loss)n",ICMP_PACKET_NUM,BER 发送报文个数 statistic, /接收报文个数(ICMP PA

23、CKET NUMBEtatistic),/ 丢失报文个数(float )( ICMP_PACKET_NUMB Etatistic) /ICMP_PACKET_NUMBER0); / 丢包率/*关闭套接字*/closesocket(sockRaw); / 第九处/*注销函数*/WSAClea nup();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

24、_data ;icmp hdr->i type =ICMP ECHOicmp_hdr->i_code = 0;icmp_hdr->i_id = (USHORGetCurre ntProcessld();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*/nt decode_resp( c

25、har * buf, int bytes , struct sockaddr_in * from)IpHeader *iphdr;IcmpHeader *icmphdr;unsigned short iphdrlen;iphdr = ( IpHeader *) buf;iphdrle n = (iphdr->h_le n) * 4;if ( bytes < iphdrlen + ICMP_MIN printf( "Too few bytes from %sn", i net_n toa(from ->s in _addr);return -1;icmphdr = ( IcmpHeader*)( buf + iphdrlen);if (icmphdr->i type !=ICMP ECHOREF)LYprintf( "non-echo type %d recvdn" , icmphdr->i_type);return -1;if (ic