C语言实现ping

1算法流程：

2代码及注释：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <netinet/ip_icmp.h>
#include <netdb.h>
#include <setjmp.h>
#define PACKET_SIZE     4096
#define MAX_WAIT_TIME   5
#define MAX_NO_PACKETS  10000
char *domain_name;
char sendpacket[PACKET_SIZE];
char recvpacket[PACKET_SIZE];
int sockfd,datalen=56;
int nsend=0,nreceived=0;
struct sockaddr_in dest_addr;
pid_t pid;
struct sockaddr_in from;
struct timeval tvrecv;
void statistics();
unsigned short cal_chksum(unsigned short *addr,int len);
int pack(int pack_no);
void send_packet(void);
void recv_packet(void);
int unpack(char *buf,int len);
void tv_sub(struct timeval *out,struct timeval *in);
void statistics()
{       
    printf("\n---%s ping statistics---\n",domain_name);
        printf("%d packets transmitted, %d received , %%%d packet loss\n",nsend,nreceived,
                        (nsend-nreceived)/nsend*100);
        close(sockfd);
        exit(1);
}
/*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;
}
/*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;
}
/*发送三个ICMP报文*/
void send_packet()
{       
    int packetsize;
    signal(SIGINT,statistics);
        while( nsend<MAX_NO_PACKETS)
        {       
                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(0.01); //每隔10ms发送一个ICMP报文
        recv_packet();
        }
}
/*接收ICMP报文*/
void recv_packet()
{       
    int n,fromlen;
        extern int errno;
    sleep(1);
        fromlen=sizeof(from);
        if( (n=recvfrom(sockfd,recvpacket,sizeof(recvpacket),0,(struct sockaddr *)&from,&fromlen)) <0)
        {       
                perror("recvfrom error");
            exit(1);
        }
        gettimeofday(&tvrecv,NULL);  /*记录接收时间*/
        if(unpack(recvpacket,n)==-1) 
    {
        perror("unpack error");
        exit(1);
    }
    nreceived++;
}
/*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=tvrecv.tv_sec*1000+tvrecv.tv_usec/1000;  /*以毫秒为单位计算rtt*/
                /*显示相关信息*/
                printf("%d bytes from %s: icmp_seq=%u ttl=%d rtt=%.1f ms\n",
                        len,
                        inet_ntoa(from.sin_addr),
                        icmp->icmp_seq,
                        ip->ip_ttl,
                        rtt);
        }
        else    return -1;
}
main(int argc,char *argv[])
{       
    domain_name=argv[1];    
    struct hostent *host;
        struct protoent *protocol;
        unsigned long inaddr=0l;
        int waittime=MAX_WAIT_TIME;
        int size=50*1024;
        if(argc<2)
        {       printf("usage:%s hostname/IP address\n",argv[0]);
                exit(1);
        }
        if( (protocol=getprotobyname("icmp") )==NULL)
        {       perror("getprotobyname");
                exit(1);
        }
        /*生成使用ICMP的原始套接字,这种套接字只有root才能生成*/
        if( (sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,protocol->p_proto) )<0)
        {       perror("socket error");
                exit(1);
        }
        /* 回收root权限,设置当前用户权限*/
        setuid(getuid());
        /*扩大套接字接收缓冲区到50K这样做主要为了减小接收缓冲区溢出的
          的可能性,若无意中ping一个广播地址或多播地址,将会引来大量应答*/
        setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,&size,sizeof(size) );
        bzero(&dest_addr,sizeof(dest_addr));
        dest_addr.sin_family=AF_INET;
        /*判断是主机名还是ip地址*/
        if( inaddr=inet_addr(argv[1])==INADDR_NONE)
        {       if((host=gethostbyname(argv[1]) )==NULL) /*是主机名*/
                {       perror("gethostbyname error");
                        exit(1);
                }
                memcpy( (char *)&dest_addr.sin_addr,host->h_addr,host->h_length);
        }
        else    /*是ip地址*/
                memcpy( (char *)&dest_addr.sin_addr,(char *)&inaddr,sizeof(inaddr));
        /*获取main的进程id,用于设置ICMP的标志符*/
        pid=getpid();
        printf("PING %s(%s): %d bytes data in ICMP packets.\n",argv[1],
                        inet_ntoa(dest_addr.sin_addr),datalen);
        send_packet();  /*发送所有ICMP报文*/
        return 0;
}
/*两个timeval结构相减*/
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;
}

3效果：

按下ctrl+c产生中断信号：

4代码中所用系统调用与结构体说明：

struct hostent

{

char *h_name; //正式主机名

char **h_aliases; //主机别名

int h_addrtype; //主机IP地址类型：IPV4-AF_INET

int h_length; //主机IP地址字节长度，对于IPv4是四字节，即32位

char **h_addr_list; //主机的IP地址列表

#define h_addr h_addr_list[0];

};

struct protoent {

    char  *p_name;    //协议名

 char **p_aliases;    //表示的是主机的别名

int    p_proto; //协议号

};

getprotobyname()是一个函数，返回对应于给定协议名的相关协议信息。

Setuid()设置实际用户ID和有效用户ID。

getuid()函数返回一个调用程序的真实用户ID，一般来说，这个函数都是会调用成功的。

inet_addr()是一个函数，功能是将一个点分十进制的IP转换成一个长整数型数

gethostbyname()返回对应于给定主机名的包含主机名字和地址信息的hostent结构的指针。

memcpy函数的功能是从源src所指的内存地址的起始位置开始拷贝n个字节到目标dest所指的内存地址的起始位置中。

bzero置字节字符串前n个字节为零且包括‘\0’。

struct sockaddr_in {
short int sin_family; /* 地址族 */
unsigned short int sin_port; /* 端口号 */
struct in_addr sin_addr; /* Internet地址 */
unsigned char sin_zero[8]; /* 与struct sockaddr一样的长度 */

};

struct sockaddr_in是linux kernel针对IPv4用到的socket address structure

AF_INET（又称 PF_INET）是 IPv4 网络协议的套接字类型

inet_ntoa将一个十进制网络字节序转换为点分十进制IP格式的字符串。

int gettimeofday(struct  timeval*tv,struct  timezone *tz )

这个函数会把时间包装为一个结构体返回。包括秒，微妙，时区等信息。

int sendto ( socket s , const void * msg, int len, unsigned int flags, const 　　struct sockaddr * to , int tolen )

　sendto() 用来将数据由指定的socket传给对方主机。参数s为已建好连线的socket,如果利用UDP协议则不需经过连线操作。参数msg指向欲连线的数据内容，参数flags 一般设0，详细描述请参考send()。参数to用来指定欲传送的网络地址，结构sockaddr请参考bind()。参数tolen为sockaddr 的结构长度。

int recvfrom(int s,void *buf,int len,unsigned int flags ,struct sockaddr *from ,int *fromlen);

recv()用来接收远程主机经指定的socket 传来的数据，并把数据存到由参数buf 指向的内存空间，参数len 为可接收数据的最大长度。参数flags 一般设0，其他数值定义请参考recv()。参数from用来指定欲传送的网络地址，结构sockaddr 请参考bind()。参数fromlen为sockaddr的结构长度。

int socket(int protofamily, int type, int protocol);

返回sockfd，sockfd是描述符。

protofamily：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET(IPV4)、AF_INET6(IPV6)、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。

type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等。

protocol：是指定协议。

struct icmp

{

u_int8_t icmp_type; /* type of message, see below */

u_int8_t icmp_code; /* type sub code */

u_int16_t icmp_cksum; /* ones complement checksum of struct */

union

{

u_char ih_pptr; /* ICMP_PARAMPROB */

struct in_addr ih_gwaddr; /* gateway address */

struct ih_idseq /* echo datagram */

{

u_int16_t icd_id;

u_int16_t icd_seq;

} ih_idseq;

u_int32_t ih_void;

/* ICMP_UNREACH_NEEDFRAG -- Path MTU Discovery (RFC1191) */

struct ih_pmtu

{

u_int16_t ipm_void;

u_int16_t ipm_nextmtu;

} ih_pmtu;

struct ih_rtradv

{

u_int8_t irt_num_addrs;

u_int8_t irt_wpa;

u_int16_t irt_lifetime;

} ih_rtradv;

} icmp_hun;

#define icmp_pptr icmp_hun.ih_pptr

#define icmp_gwaddr icmp_hun.ih_gwaddr

#define icmp_id icmp_hun.ih_idseq.icd_id

#define icmp_seq icmp_hun.ih_idseq.icd_seq

#define icmp_void icmp_hun.ih_void

#define icmp_pmvoid icmp_hun.ih_pmtu.ipm_void

#define icmp_nextmtu icmp_hun.ih_pmtu.ipm_nextmtu

#define icmp_num_addrs icmp_hun.ih_rtradv.irt_num_addrs

#define icmp_wpa icmp_hun.ih_rtradv.irt_wpa

#define icmp_lifetime icmp_hun.ih_rtradv.irt_lifetime

union

{

struct

{

u_int32_t its_otime;

u_int32_t its_rtime;

u_int32_t its_ttime;

} id_ts;

struct

{

struct ip idi_ip;

/* options and then 64 bits of data */

} id_ip;

struct icmp_ra_addr id_radv;

u_int32_t id_mask;

u_int8_t id_data[1];

} icmp_dun;

#define icmp_otime icmp_dun.id_ts.its_otime

#define icmp_rtime icmp_dun.id_ts.its_rtime

#define icmp_ttime icmp_dun.id_ts.its_ttime

#define icmp_ip icmp_dun.id_ip.idi_ip

#define icmp_radv icmp_dun.id_radv

#define icmp_mask icmp_dun.id_mask

#define icmp_data icmp_dun.id_data

};

signal()

signal（参数1，参数2）；

参数1：我们要进行处理的信号。这些信号是系统定义的宏。

参数2：我们处理的方式（是系统默认还是忽略还是捕获）。

posted @ 2017-12-13 20:30 奇热行阅读(1123) 评论(0) 收藏举报

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