Ping程序設計(c語言課程設計)

ping程序設計ping的網(wǎng)絡上否可達。windowsping命令具有強大的功能，它有很多項選擇項用于實現(xiàn)不同的測試目的。本章仿照windowsping命令，用c語言實現(xiàn)了一個簡潔的命令。本章著重pingc語言的網(wǎng)絡編程方法。讀者可以在本章的根底上，對本章實pingping命令，并進一步把握網(wǎng)絡編程的方法。設計目的PingPing程序的實現(xiàn)原理，并初步講解了c語言網(wǎng)絡編程技術。winsocksocket的創(chuàng)立、關閉；設置socket選項；依據(jù)主機名獵取IP地址；從堆中安排確定數(shù)量的空間、釋放從堆中安排的空間；獵取當前進程ID號；數(shù)據(jù)報的發(fā)送；數(shù)據(jù)報的接等。通過本程序的訓練，使讀者對網(wǎng)絡編程有確定的了解，把握Ping程序的設計方法，把握網(wǎng)絡編程的方法和技巧，從而編寫出功能更強大的程序。功能描述本章用c 語言實現(xiàn)的ping命令，能用于測試一個主機到另一個主機間的聯(lián)通狀況，程序還供給了幾個選項以實現(xiàn)不同的功能。ping功能。程序能實現(xiàn)根本的pingICMP回顯懇求報文，接收顯應答報文。能記錄路由。程序供給了“-r”選項，用以記錄從源主機到目的主機的路由。能輸出指定條數(shù)的記錄。程序供給了“-n”選項，用以輸出指定條數(shù)的記錄。datasize”選項，用以指定輸出的數(shù)據(jù)報的大小。能輸出用戶幫助。程序供給了用戶幫助，顯示程序供給的選項以及選項格式等?？傮w設計功能模塊設計功能模塊圖本系統(tǒng)共有4個模塊，分別是初始化模塊、功能把握模塊、數(shù)據(jù)把握模塊、數(shù)據(jù)報ping9.1所示。各模塊功能描述如下。PingPing程序設計初功數(shù)Ping始能據(jù)測化控報試模制解模塊模讀塊塊模塊9.1系統(tǒng)模塊圖(1)(2)功能把握模塊。改模塊是被其它模塊調用，其功能包括獵取參數(shù)、計算校驗和填充數(shù)據(jù)報文、釋放占用資源和顯示用戶幫助。數(shù)據(jù)報解讀模塊。改模塊用于解讀接收到的報文和選項。測試模塊。改模塊是本程序的核心模塊，調用其他模塊實現(xiàn)其功能，主要是實現(xiàn)的功能。2．系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)執(zhí)行的流程圖9.2所示。程序首先調用IniPing函數(shù)初始化各全局變量，然后GetArgments函數(shù)獵取用戶輸入的參數(shù)，檢查用戶輸入的參數(shù)，假設參數(shù)不正確或者沒有輸入?yún)?shù)，則顯示用戶幫助信息(Userhelp)，并完畢程序；假設參數(shù)正確，則對指定目的Ping命令，假設Ping通，則顯示Ping結果并釋放占用資源，假設沒有Ping通，則報告錯誤信息，并釋放占用資源。開頭開頭初始化個變量獵取參數(shù)信息輸入?yún)?shù)是否正確？Ping目的地顯示幫助信息Ping成功？輸出錯誤信息Ping結果釋放占用資源完畢9.2系統(tǒng)流程圖參數(shù)獵取〔GetArgments函數(shù)〕流程圖-〔記錄路由-〔記錄條數(shù)程序，任意的整數(shù)〕和datasize數(shù)據(jù)報大小〔短橫線，則認為是“-r”或者“-n”中的一個，然后作進一步推斷。假設該參數(shù)的其次個字符是數(shù)字，則-用于開頭Argc==1i個參數(shù)的第一個字符檢查第一i個參數(shù)的其次個字符是數(shù)字？是數(shù)字？該參數(shù)中有開頭Argc==1i個參數(shù)的第一個字符檢查第一i個參數(shù)的其次個字符是數(shù)字？是數(shù)字？該參數(shù)中有該參數(shù)表示要獵取的記錄數(shù)顯示用戶幫助Record該參數(shù)表示該參數(shù)表示轉換成十進制記錄到全局變FlagtureIP地址數(shù)據(jù)報大小packetNUM記錄到變量記錄到變量Lpdest中Datasize中還有參數(shù)？I=i+1完畢9.3參數(shù)獵取流程圖ping函數(shù)流程圖ping字，設置路由選項〔假設需要的話、設置接收和發(fā)送超時值、名字解析〔假設需要的話、安排內存、創(chuàng)立ICMP報文、發(fā)送ICMP懇求報文、接收ICMPICMP報9.4所示。開頭創(chuàng)立原始套接字創(chuàng)立成功？記錄路由？ICMP設置路由選項設置接收和發(fā)送超時值設置成功？名字解析？依據(jù)主機名獵取各種參數(shù)獵取成功？設置目的地址各項字段ICMP報文大小安排內存安排成功ICMP報文ICMP懇求發(fā)送成功？超時發(fā)送？輸出失敗信息 輸出超時發(fā)送 接收ICMP應答接收成功？接收成功？超時接收？輸出失敗信息輸出超時接收記錄數(shù)到達指定值？圖9.4 Ping函數(shù)流程圖數(shù)據(jù)構造設計本程序定義了3個構造體：-iphdr、-icmphdr、和-ipotionhdr，分別用于存放IP報頭信息、ICMP報頭信息和IP路由選項信息。IP報頭構造體Typedefstruct_iphdr{Unsigned int h_len:4;Unsigned int version:4;Unsigned char tos;Unsigned short total_len;Unsigned short ident;Unsigned short frag_flags;Unsigned char ttl;Unsigned chor proto;Unsigned short checksum;Unsigned int sourceIP;Unsigned int destIP;}IpHeader;其中各字段表示意義如下。h-len:4 IP32bit由于它是一個4bit60個字節(jié)，不包括任何選項的IP20個字節(jié)。Version:4: IPIpv4.。Top: 表示效勞的類型，可以表示最小時延，最大吞吐量，最高牢靠性和最小費用。Total–len: IP數(shù)據(jù)報的總長度。Ident: 唯一的標識符，標識主機發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)報。Frag-flags: 分段標志，表示過長的數(shù)據(jù)報是否要分段。Ttl: 生存期，表示數(shù)據(jù)報可以經(jīng)過的最多路由器數(shù)。Proto: 協(xié)議類型〔TCP、UDP等。Checksum: 校驗和。sourceIP: IP地址。destIP: IP地址。定義ＩＣＭＰ報頭構造體Typedefstruct–icmphdr{BYTE i_type;BYTE i_code:USHORT i_cksum;USHORT i_id;USHORT i_seq;ULONG timestamp;} IcmpHeader;其中各字段表示意義如下。I_tye ＩＣＭＰ報文類型。I_code: 該類型中的代碼號，一種ICMP報文的類型號和該類型中的代碼號共同打算I_cksum: 校驗和。I_seq: 序列號，序列號從0開頭，每發(fā)送一次的回顯懇求就加1.Timestamp: 時間。IP選項構造體Typedef struct _ipoptionhdr{Unsignedcharcode;Unsignedcharlen;Unsignedcharptr;Unsignedloangaddr[9];} IcmpHeader;其中各字段表示意義如下。Code: 指明IP選項類型，對于路由記錄選項，它的值是7。Len: 選項頭長度。Ptr: 地址指針字段，是一個基于1的指針，指向存放下一個IP地址的位置。addr[9]: 記錄的Ip地址列表，由于IP首部中選項的空間有限，所以可以記錄的Ip地址最多是9個。9.33 函數(shù)功能描述1〕IntPing函數(shù)原型：void IntPingIntPing函數(shù)用于初始化ping所需的全局變量，為各個變量賦初始值。2)userHelp函數(shù)原型：void userHelpuserHelp函數(shù)用于顯示用戶幫助信息。當程序檢查到參數(shù)錯誤或者沒有必要的參數(shù)〔如IP地址或者主機名〕時，則會調用此函數(shù)顯示幫助信息。3) GetArgments函數(shù)原型：void GetArgments(intargc,char**argv)GetArgments函數(shù)用于獵取用戶提交的參數(shù)。其中argc表示獵取的參數(shù)個數(shù)，argv用于存儲獵取的參數(shù)，這兩個形參和主函數(shù)中的形參表示的意義一樣的。4)checkSum函數(shù)原型：USHORT checkSum(USHORT *buffer,int size)checkSum函數(shù)用于計算校驗和。計算過程是首先把數(shù)據(jù)報頭中的校驗和字段設置為0，然后對首部中每個16bit 進展二字段進制反碼求和〔整個首部看成是由一串16bit的字組成，結果存在校驗和字段中。buffer用于存放ICMP數(shù)據(jù)，sizeICMP報文大小。5)FillCMPData函數(shù)原型：void FillCMPDataFillCMPDataICMP數(shù)據(jù)報中各個字段。其中icmp_data表示ICMP數(shù)據(jù)，datasizeICMP報文大小。6) reeRes函數(shù)原型：void reeResreeRes函數(shù)用于釋放占用的資源，包括關閉初始化socket調用的函數(shù)的、關閉創(chuàng)立的socket和釋放安排的內存等。7)DecodeIPOptions函數(shù)原型：void DecodeIPOptionsIP選項，從中讀出從源主機到目的主機經(jīng)過的路由，并輸出路由信息。BufICMP報文的緩沖區(qū)，bytes表示接收到的字節(jié)數(shù)。8)DecodelICMPHeader函數(shù)原型：void DecodelICMPHeader(char*buf,intbytes,SOCKADDR_IN*from)DecodelICMPHeader函數(shù)用于解讀ICMP報文信息。Buf表示存放接收到的ICMP報文的緩沖區(qū)，bytes表示接收到的字節(jié)數(shù)，from表示發(fā)送ICMP回顯應答的 主機IP 地址。9)PingTest函數(shù)原型：void PingTest(inttimeout)PingTestPingtimeout表示設定的發(fā)送超時值。9.4 程序實現(xiàn)9.1.4源碼分析程序預處理/*導入庫文件*/#pragmacomment(lib,“ws2_32.lib“)/*加載頭文件*/#include<winsock2.h>#include<ws2tcpip.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>/*定義常量*//*表示要記錄路由*/#defineIP_RECORD_ROUTE0x7/*默認數(shù)據(jù)報大小*/#defineDEF_PACKET_SIZE32/*ICMP數(shù)據(jù)報大小*/#defineMAX_PACKET1024/*IP頭長度*/#defineMAX_IP_HDR_SIZE60/*ICMP報文類型，回顯懇求*/#defineICMP_ECHO8/*ICMP報文類型，回顯應答*/#defineICMP_ECHOREPLY0/*ICMP數(shù)據(jù)報大小*/#defineICMP_MIN 8/*自定義函數(shù)原型*/voidInitPing;voidUserHelp;voidGetArgments(intargc,char**argv);USHORTCheckSum(USHORT*buffer,intsize);voidFillICMPData(char*icmp_data,intdatasize);voidFreeRes;voidDecodeIPOptions(char*buf,intbytes);voidDecodeICMPHeader(char*buf,intbytes,SOCKADDR_IN*from);voidPingTest(inttimeout);/*IP報頭字段數(shù)據(jù)構造*/typedefstruct_iphdr{unsignedint h_len:4; /*IP報頭長度*/unsignedint version:4; /*IP的版本號*/unsignedchar tos; /*效勞的類型*/unsignedshorttotal_len; /*數(shù)據(jù)報總長度*/unsignedshortident; /*惟一的標識符*/unsignedshortfrag_flags; /*分段標志*/unsignedchar ttl; /*生存期*/unsignedchar proto; /*協(xié)議類型(TCP、UDP等)*/unsignedshortchecksum; /*校驗和*/unsignedint sourceIP; /*源IP地址*/unsignedint destIP; /*目的IP地址*/}IpHeader;/*ICMP報頭字段數(shù)據(jù)構造*/typedefstruct_icmphdr{BYTE i_type; /*ICMP報文類型*/BYTE i_code; /*該類型中的代碼號*/USHORTi_cksum; /*校驗和*/USHORTi_id; /*惟一的標識符*/USHORTi_seq; /*序列號*/ULONG timestamp; /*時間戳*/}IcmpHeader;/*IP選項頭字段數(shù)據(jù)構造*/typedefstruct_ipoptionhdr{unsignedcharcode;/*選項類型*/unsignedcharlen;/*選項頭長度*/unsignedcharptr;/*地址偏移長度*/unsignedlongaddr[9];/*IP地址列表*/}IpOptionHeader;/*定義全局變量*/SOCKETm_socket;IpOptionHeaderIpOption;SOCKADDR_INDestAddr;SOCKADDR_INSourceAddr;char*icmp_data;char*recvbuf;USHORTseq_no;char*lpdest;intdatasize;BOOLRecordFlag;doublePacketNum;BOOLSucessFlag;初始化模塊/*初始化變量函數(shù)*/voidInitPing{WSADATAwsaData;icmp_data=NULL;seq_no=0;recvbuf=NULL;RecordFlag=FALSE;lpdest=NULL;datasize=DEF_PACKET_SIZE;PacketNum=5;SucessFlag=FALSE;/*Winsock初始化*/if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!=0){/*假設初始化不成功則報錯，GetLastError返回發(fā)生的錯誤信息*/printf(“WSAStartupfailed:%d\n“,GetLastError);return;}}功能把握模塊/*顯示信息函數(shù)*/voidUserHelp{printf(“UserHelp:ping-r<host>[datasize]\n“);printf(“-rrecordroute\n“);printf(“-nrecordamount\n“);printf(“hostremotemachinetoping\n“);printf(“datasizecanbeupto1KB\n“);ExitProcess(-1);}/*ping選項函數(shù)*/voidGetArgments(intargc,char**argv){inti;intj;intlen;intm;/*假設沒有指定目的地地址和任何選項*/if(argc==1){printf(“\nPlease specify the destination IPaddress and the ping option follow!\n“);UserHelp;}for(i=1;i<argc;i++){=strlen(argv[i]);if(argv[i][0]==”-”){/*選項指示要獵取記錄的條數(shù)*/if(isdigit(argv[i][1])){}else{

PacketNum=0;for(j=len-1,exp=0;j>=1;j--,exp++)/*argv[i][j]ASCII值計算要獵取的記錄條數(shù)(十進制數(shù))*/PacketNum((double)(argv[i][j]-48))*pow(10,exp);switch(tolower(argv[i][1])){/*選項指示要獵取路由信息*/case”r”:RecordFlag=TRUE;break;/*沒有按要求供給選項*/default:UserHelp;break;}}}/*參數(shù)是數(shù)據(jù)報大小或者IP地址*/elseif(isdigit(argv[i][0])){for(m=1;m<len;m++){if(!(isdigit(argv[i][m]))){/*IP地址*/lpdest=argv[i];break;}/*是數(shù)據(jù)報大小*/elseif(m==len-1)datasize=atoi(argv[i]);}}/*參數(shù)是主機名*/elselpdest=argv[i];}}/*求校驗和函數(shù)*/USHORTCheckSum(USHORT*buffer,intsize){unsignedlongcksum=0;while(size>1){cksum+=*buffer++;size-=sizeof(USHORT);}if(size){cksum+=*(UCHAR*)buffer;}/*16bit進展二進制反碼求和*/cksum=(cksum>>16)+(cksum&0xffff);cksum(cksum>>16);return(USHORT)(~cksum);}/*ICMP數(shù)據(jù)報字段函數(shù)*/voidFillICMPData(char*icmp_data,intdatasize){IcmpHeader*icmp_hdr=NULL;char *datapart=NULL;icmp_hdr=(IcmpHeader*)icmp_data;/*ICMP報文類型設置為回顯懇求*/icmp_hdr->i_type=ICMP_ECHO;icmp_hdr->i_code0;/*IP作為標識符*/icmp_hdr->i_id=(USHORT)GetCurrentProcessId;icmp_hdr->i_cksum=0;icmp_hdr->i_seq=0;datapart=icmp_data+sizeof(IcmpHeader);/*0填充剩余空間*/memset(datapart,”0”,datasize-sizeof(IcmpHeader));}/*釋放資源函數(shù)*/voidFreeRes{/*關閉創(chuàng)立的套接字*/if(m_socket!=INVALID_SOCKET)closesocket(m_socket);/*釋放安排的內存*/HeapFree(GetProcessHeap,0,recvbuf);HeapFree(GetProcessHeap,0,icmp_data);調用*/WSACleanup;return;}數(shù)據(jù)報解讀模塊/*IP選項頭函數(shù)*/voidDecodeIPOptions(char*buf,intbytes){IpOptionHeader*ipopt=NULL;IN_ADDRinaddr;inti;HOSTENT*host=NULL;/*獵取路由信息的地址入口*/ipopt=(IpOptionHeader*)(buf+20);printf(“RR: “);for(i=0;i<(ipopt->ptr/4)-1;i++){inaddr.S_un.S_addr=ipopt->addr[i];if(i!=0)printf(“ “);/*IP地址獵取主機名*/host = gethostbyaddr((char *)&inaddr.S_un.S_addr,sizeof(inaddr.S_un.S_addr),AF_INET);/*假設獵取到了主機名，則輸出主機名*/if(host)printf(“(%-15s)%s\n“,inet_ntoa(inaddr),host->h_name);/*IP地址*/elseprintf(“(%-15s)\n“,inet_ntoa(inaddr));}return;}/*ICMP報頭函數(shù)*/voidDecodeICMPHeader(char*buf,intbytes,SOCKADDR_IN*from){IpHeader*iphdr=NULL;IcmpHeader*icmphdr=NULL;unsignedshortiphdrlen;DWORDtick;staticinticmpcount=0;iphdr=(IpHeader*)buf;/*IP報頭的長度*/iphdrlen=iphdr->h_len*4;tickGetTickCount;/*IP報頭的長度為最大長度(20字節(jié))IP選項，需要解讀IP選項*/if((iphdrlen==MAX_IP_HDR_SIZE)&&(!icmpcount))/*IP選項，即路由信息*/DecodeIPOptions(buf,bytes);/*假設讀取的數(shù)據(jù)太小*/if(bytes<iphdrlen+ICMP_MIN){printf(“Toofewbytesfrom%s\n“,inet_ntoa(from->sin_addr));}icmphdr=(IcmpHeader*)(buf+iphdrlen);/*假設收到的不是回顯應答報文則報錯*/if(icmphdr->i_type!=ICMP_ECHOREPLY){printf(“nonechotype%drecvd\n“,icmphdr->i_type);return;}/*ID號和發(fā)送的是否全都*/if(icmphdr->i_id!=(USHORT)GetCurrentProcessId){printf(“someoneelse”spacket!\n“);return;}SucessFlag=TRUE;/*輸出記錄信息*/printf(“%dbytesfrom%s:“,bytes,inet_ntoa(from->sin_addr));printf(“icmp_seq=%d.“,icmphdr->i_seq);printf(“time:%dms“,tick-icmphdr->timestamp);printf(“\n“);icmpcount++;return;}Ping測試模塊/*ping函數(shù)*/voidPingTest(inttimeout){intret;intreadNum;intfromlen;structhostent*hp=NULL;/*創(chuàng)立原始套接字，該套接字用于ICMP協(xié)議*/m_socket = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, 0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);/*假設套接字創(chuàng)立不成功*/{

NULL,printf(“WSASocketfailed:%d\n“,WSAGetLastError);return;}/*假設要求記錄路由選項*/if(RecordFlag){/*IP0初始化*/ZeroMemory(&IpOption,sizeof(IpOption));/*為每個ICMP包設置路由選項*/IpOption.code=IP_RECORD_ROUTE;IpOption.ptr =4;IpOption.len =39;ret = setsockopt(m_socket, IPPROTO_IP, IP_OPTIONS,(char *)&IpOption,sizeof(IpOption));if(ret==SOCKET_ERROR){printf(“setsockopt(IP_OPTIONS)failed:%d\n“,WSAGetLastError);}}/*設置接收的超時值*/readNum=setsockopt(m_socket,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));if(readNum==SOCKET_ERROR){printf(“setsockopt(SO_RCVTIMEO)failed:%d\n“,WSAGetLastError);return;}/*設置發(fā)送的超時值*/timeout1000;readNum=setsockopt(m_socket,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));if(readNum==SOCKET_ERROR){printf(“setsockopt(SO_SNDTIMEO)failed:%d\n“,WSAGetLastError);return;}/*0初始化目的地地址*/memset(&DestAddr,0,sizeof(DestAddr));/*設置地址族，這里表示使用IP地址族*/DestAddr.sin_familyAF_INET;if((DestAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(lpdest))==INADDR_NONE){/*IP地址*/if((hp=gethostbyname(lpdest))!=NULL){/*IP值賦給目的地地址中的相應字段*/memcpy(&(DestAddr.sin_addr),hp->h_addr,hp->h_length);/*將獵取到的地址族值賦給目的地地址中的相應字段*/DestAddr.sin_familyhp->h_addrtype;printf(“DestAddr.sin_addr=%s\n“,inet_ntoa(DestAddr.sin_addr));}/*獵取不成功*/else{printf(“gethostbynamefailed:%d\n“,WSAGetLastError);return;}}/*ICMP報頭*/datasizesizeof(IcmpHeader);/*依據(jù)默認堆句柄，從堆中安排MAX_PACKET內存塊，安排內存的內容將被初始0*/icmp_data =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET);recvbuf =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET);/*假設安排內存不成功*/if(!icmp_data){printf(“HeapAllocfailed:%d\n“,GetLastError);return;}/*ICMP報文*/memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);FillICMPData(icmp_data,datasize);while(1){stat