计算机网络基础课程设计-Ping程序的实现

1、计算机网络工程课程设计报告题 目： Ping程序的实现 学生姓名： 学 号： 专业班级： 计科专业10102班 同组姓名: 指导教师： 设计时间： 2013年下学期第16周 指导老师意见：评定成绩： 签名： 日期： 年 月 日 目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359456695 一、课程设计的目的和意义 PAGEREF _Toc359456695 h 2 HYPERLINK l _Toc359456696 二、课程设计的内容和要求 PAGEREF _Toc359456696 h 2 HYPERLINK l _Toc359456697 1.内容： PAGER

2、EF _Toc359456697 h 2 HYPERLINK l _Toc359456698 2.要求： PAGEREF _Toc359456698 h 2 HYPERLINK l _Toc359456699 三、课程设计的相关技术 PAGEREF _Toc359456699 h 2 HYPERLINK l _Toc359456700 四、课程设计过程 PAGEREF _Toc359456700 h 2 HYPERLINK l _Toc359456701 1.Ping主模块 PAGEREF _Toc359456701 h 2 HYPERLINK l _Toc359456702 2.功能控制模块

3、 PAGEREF _Toc359456702 h 4 HYPERLINK l _Toc359456703 3.数据报解析模块 PAGEREF _Toc359456703 h 5 HYPERLINK l _Toc359456704 五、课程设计小结 PAGEREF _Toc359456704 h 6 HYPERLINK l _Toc359456705 六、参考文献 PAGEREF _Toc359456705 h 7 HYPERLINK l _Toc359456706 七、附 录（程序清单） PAGEREF _Toc359456706 h 7 HYPERLINK l _Toc359456707 八

4、、心得体会 PAGEREF _Toc359456707 h 11一、课程设计的目的和意义利用ICMP数据包、C语言实现Ping命令程序，能实现基本的Ping操作，发送ICMP回显请求报文，用于测试个主机到只一个主机之间的连通情况。通过本程序的训练，使学生熟悉ICMP报文结构，使学生对ICMP有更深的理解，掌握Ping程序的设计方法，掌握网络编程的方法和技巧，从而编写出功能更强大的程序。二、课程设计的内容和要求1.内容：用C语言实现Ping命令程序，能实现基本的Ping操作，发送ICMP回显请求报文，用于测试个主机到只一个主机之间的连通情况。2.要求： 独立完成程序的设计、编码和调试。系统利用C

5、语言实现，程序调试环境为Turbo C或VC；按照课程设计规范书写课程设计报告。采用VC环境进行调试运行。三、课程设计的相关技术由于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。首先定义IP数据报首部，在IP数据报的基础上定义ICMP数据报首部，并初始化一些全局变量。接着自定义填充ICMP数据报字段函数FillICMPData()、校验和函数checksum()、解读ICMP报首部函数DecodeICMPHeader()、释放资源函Cleanup()。最后主函数通过调用这些函数

6、来实现Ping命令功能。IP头与ICMP头的设置分别参照RFC791及RFC792的标准，包含所有必要信息。主程序设置main（）函数，主函数用库函数实现套接字编程用于数据包发送及接收，其中，数据包发送调用sendto()，数据包接收调用recvfrom( )，由于发送数据包时可能会遇到阻塞或者目标主机不通，造成超时，因此需要在发送数据包后调用一个函数判断是否超时，此处调用库函数setsockopt（）来实现超时判断；其次，校验和函数采用移位方法进行计算。套接字所需要的文件有头文件Winsocket2.h、库文件WS2_32.LIB、动态库W32_32.DLL。创建套接字的时候参数的以及在创建

7、套接字之前必须首先使用WSAStartup函数。四、课程设计过程1.Ping主模块Ping()函数是本程序的核心部分，它基本是调用其他模块的函数来实现最终功能，其主要布骤包括：定义及初始化各个全局变量、打开socket动态库、设置接收和发送超时值、域名地址解析、分配内存、创建及初始化ICMP报文、发送ICMP请求报文、接收ICMP 应答报文以及解读应答报文和输出Ping结果，最后释放占用的资源其流程如下页图2.1所示。注释：该模块并非只有处理还包括判断及输出判断结果的含义；程序没运行一次就只能输出四行结果（前提是输入的地址有效），欲再次PING其他地址必须要重新启动程序。输入时不能输入目标主机

8、名，不然ping结果为TIMEOUT;开始定义及初始化各个全局变量判断WSAStartup函数是否调用成功输出调用失败否创建套接字以及设置socket接收超时，发送超时选项；是输入PING的IP地址解析输入内容，设置PING参数创建及填充ICMP数据报文判断是否已发送四次Break;发送，接收以及解析数据包输出PIING结果是结束清除残余否2.功能控制模块功能控制模块主要是为其他模块提供可调用的函数，该模块主要包括参数获取功能、计算ICMP数据报文检验和、清除SOCKET,ICMP包数据以及接受缓冲区、占用资源释放功能和显示用尸帮助功能。该模块一共包含三个函数来实现。，流程如图2.2所示。Ch

9、ecksum开始定义初始化cksum (size 1)确定cksum及size大小是if (size)计算校验cksum，获得结果cksum += *(UCHAR*)buffer;否结束Cleanup开始if (m_hSocket != INVALID_SOCKET)关闭套接字释放占用资源清除ICMP包数据以及接受缓冲区FWSACleanup();结束图2.2 功能控制模块注释：a.illICMPData是由一系列的初始化的语句在流程图中不再画出；b.Cleanup()函数中的WSACleanup()，HeapFree（），closesocket（）都是一些库函数。checksum（）校验和函

10、数是冗余校验的一种形式。 它是通过错误检测方法,对经过空间(如通信)或者时间(如计算机存储)传送的数据的完整性进行检查的一种简单方法。3.数据报解析模块数据报解析模块提供了解读IP选项和解读IcMP报文的功能。从本机收到目的主机返回的1cMP回显应答报文，就开始逐个地解读IcMP报文，如果需要记录路由的情况下，IcMP解析函数将调用IP选项解读函数来实现IP路由的输出（但本程序没有此功能。该模块主要由DecodeICMPHeader一个函数来实现，而中间也会调用其它模块的相应函数。其流程图如图2.3:注释：a.判断是否为我们所要的数据报回应之前，还有一些判断回应多少内容的语句未呈现出；b.函数

11、GetTickCount()是用来记录此时我机所处的现在时间（毫秒级）；DecodeICMPHeader开始定义相关变量以及初始化；tick = GetTickCount();为我们所要的回应报文；是输出不是我们所要；tick0icmpcount=tick - icmphdr-timestamp;判断时间是否小于1msprintf(Reply from %s: dytes=%d timesin_addr), bytes, icmphdr-i_seq );printf(Reply from %s: dytes=%d time=%d icmp_seq = %dn,inet_ntoa(from-si

12、n_addr), bytes,tick0icmpcount, icmphdr-i_seq);是是icmpcount+;结束结束否图2.3 数据报解析模块五、课程设计小结1.运行操作结果：在vc里运行之后界面：2.输入本机ip地址：3.输入网上ip看结果：4. 但是当网络连不通时，就会出现下图结果六、参考文献【1】Visual C+网络通信编程实用案例精选（第二版）曹衍龙 刘海英 编著；【2】Windows网络编程技术 （美）；七、附 录（程序清单）#pragma comment(lib,ws2_32.lib)#include /创建套接字头文件#include #include /标准输入输出

13、函数#include /实用程序库函数#include typedef struct iphdr unsigned int h_len:4; / 头长度unsigned int version:4; / IP版本 unsigned char service; / 服务类型 unsigned short total_len; / 包的总长度 unsigned short ident; / 包标示身份 unsigned short frag_and_flags; / 标志 unsigned char ttl; / 包生命周期 unsigned char proto; / 协议类型 unsigned

14、 short checksum; / IP 校验 unsigned int sourceIP; /源IP unsigned int destIP; /目标IP IpHeader;#define ICMP_ECHO 8 /ICMP报文类型，回显请求 #define ICMP_ECHOREPLY 0 /ICMP报文类型，回显应答#define ICMP_MIN 8 /最小的ICMP数据报大小 typedef struct icmphdr BYTE i_type; /ICMP报文类型 BYTE i_code; /该类型中的代码号 USHORT i_cksum; /校验和 USHORT i_id; /

15、惟一的标识符 USHORT i_seq; /序列号 ULONG timestamp; /时间戳 IcmpHeader;#define DEF_PACKET_SIZE 32 /默认数据报大小#define MAX_PACKET 1024 / 最大的ICMP数据报大小 #define MAX_IP_HDR_SIZE 60 / 最大IP头长度 /初始化全局变量 int datasize=DEF_PACKET_SIZE; char *icmp_data=NULL;char *recvbuf=NULL; SOCKET m_hSocket= INVALID_SOCKET; char *lpdest=NUL

16、L;/填充ICMP数据报字段函数void FillICMPData(char *icmp_data, int datasize) IcmpHeader *icmp_hdr = NULL; char*datapart = NULL; 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 =

17、 icmp_data + sizeof(IcmpHeader);/校验和函数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 & 0 xffff); cksum += (cksum 16);return (USHORT)(cksum);/解读ICMP报首部函数void Dec

18、odeICMPHeader(char *buf, int bytes, SOCKADDR_IN *from) IpHeader*iphdr = NULL; IcmpHeader*icmphdr = NULL; unsigned short iphdrlen; DWORD tick; static int icmpcount = 0; iphdr = (IpHeader *)buf; iphdrlen = iphdr-h_len * 4; tick = GetTickCount(); if (bytes sin_addr); icmphdr = (IcmpHeader*)(buf + iphdr

19、len); if (icmphdr-i_type != ICMP_ECHOREPLY) printf(nonecho type %d received rn, icmphdr-i_type); if (icmphdr-i_id != (USHORT)GetCurrentProcessId() printf(其他程序的回应报文! t错误代码 %dn, WSAGetLastError(); DWORD tick04; tick0icmpcount=tick - icmphdr-timestamp;if(tick0icmpcount1)printf(Replyfrom %s: bytes=%d ti

20、mesin_addr), bytes, icmphdr-i_seq );else printf(Reply from %s: bytes=%d time=%dms icmp_seq = %dn,inet_ntoa(from-sin_addr), bytes,tick0icmpcount, icmphdr-i_seq); icmpcount+;/释放资源函数void Cleanup() if (m_hSocket != INVALID_SOCKET) closesocket(m_hSocket); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, recvbuf); HeapFree(

21、GetProcessHeap(), 0, icmp_data); WSACleanup();/主函数void main()WSADATA wsaData; char a100; printf(ping );scanf(%s,a); lpdest=a; SOCKADDR_IN m_addrDest;/结构体 SOCKADDR_IN m_addrFrom; int timeout=1000; USHORT seq_no=0;if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0) printf(Sorry, you cannot load socket dll!

22、); m_hSocket = WSASocket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, NULL, 0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);/创建原始套接字，该套接字用于ICMP协议 if (m_hSocket = INVALID_SOCKET) /如果套接字创建不成功 printf(socket 创建失败!); int bread = setsockopt(m_hSocket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout);/设置接收的超时值 if(bread = SOCKET_ERRO

23、R) printf(设置socket接收超时选项错误!); timeout = 1000; bread = setsockopt(m_hSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout);/设置发送的超时值 if (bread = SOCKET_ERROR) printf(设置socket发送超时选项错误!); memset(&m_addrDest, 0, sizeof(m_addrDest);/ 用0初始化目的地地址 m_addrDest.sin_family = AF_INET;/设置地址族，这里表示使用IP地

24、址族 if (m_addrDest.sin_addr.s_addr = inet_addr(lpdest) = INADDR_NONE)/地址转化 struct hostent *hp = NULL; if (hp = gethostbyname(lpdest) != NULL) /名字解析，根据主机名获取IP地址 memcpy(&(m_addrDest.sin_addr), hp-h_addr, hp-h_length);/将获取到的IP值赋给目的地地址中的相应字段m_addrDest.sin_family = hp-h_addrtype; /将获取到的地址族值赋给目的地地址中的相应字段 e

25、lse printf(不能找到名为 %s 的主机t错误代码 %dn,lpdest, exit(0); printf(Pinging %s with 64 bytes of data: nn, inet_ntoa(m_addrDest.sin_addr); datasize += sizeof(IcmpHeader); /数据报文大小需要包含ICMP报头/根据默认堆句柄，从堆中分配MAX_PACKET内存块，新分配内存的内容将被初始化为0 icmp_data=(char*)HeapAlloc(GetProcessHeap(),HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET); recvb

26、uf =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET); if (!icmp_data) /如果分配内存不成功 printf(堆分配错误!); memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);/创建ICMP报文 FillICMPData(icmp_data,datasize); / 开始发送或接受ICMP包int nCount=0; while(1) int bwrote; if(nCount+ = 4) break;/超过指定的记录条数则退出 (IcmpHeader*)icmp_data)-i_cksum = 0;/计算校验和前要把校验和字段设置为0 (IcmpHeader*)icmp_data)-timestamp = GetTickCount();/获取操作系统启动到现在所经过的毫秒数，设置时间戳 (IcmpHeader*)icmp_data)-i_seq = seq_no+;/设置序列号 (IcmpHe