ping程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析范文

1、 WORD格式可編輯滁州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： ping程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系 別： 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 計(jì)算科學(xué)與技術(shù) 組 別： 第五小組 起止日期: 2011年12月1日2011年12月8日 指導(dǎo)教師: 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系二一一年制課程設(shè)計(jì)題目Ping程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)組長學(xué)號2011220125班級計(jì)專（2）班系別計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)組員指導(dǎo)教師課程設(shè)計(jì)目的通過設(shè)計(jì)Ping程序，理解Ping程序的實(shí)現(xiàn)原理，并初步講解了c語言網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)。本章涉及很多網(wǎng)絡(luò)編程函數(shù)和編程技巧，包括庫文件的導(dǎo)入；winsock的初始化、注銷；so

2、cket的創(chuàng)建、關(guān)閉；設(shè)置socket選項(xiàng)；根據(jù)主機(jī)名獲取IP地址； 從堆中分配一定數(shù)量的空間、釋放從堆中分配的空間；數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送；數(shù)據(jù)報(bào)的接等。課程設(shè)計(jì)所需環(huán)境WindowsXP+Visual C+6.0課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求實(shí)現(xiàn)ping的基本功能，實(shí)現(xiàn)ping -t課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃序號起止日期工 作 內(nèi) 容分工情況012011-12-12011-12-2展開思路討論工作并搜集相關(guān)資料022011-12-32011-12-6具體制作，編寫相關(guān)代碼，制作相關(guān)窗口并實(shí)現(xiàn)，美化界面。032011-12-72011-12-8編寫并完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室審核意見：教研室主任簽字

3、： 年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一Ping 程序運(yùn)行原理在網(wǎng)絡(luò)層， 除了IP協(xié)議之外， 還有一些控制協(xié)議， 如ICMP， ARP, DHCP等。1. ping的基礎(chǔ)知識原始套接字原始套接字是允許訪問底層傳輸協(xié)議的一種套接字類型。使用原始套接字操作IP數(shù)據(jù)報(bào)， 可以進(jìn)行路由跟蹤， Ping等。另外， 使用原始套接字需要知道許多下層協(xié)議結(jié)構(gòu)的知識，所以下面討論ICMP,IP, UDP, TCP格式。原始套接字有兩種類型， 第一種類型是在IP頭種使用預(yù)定義的協(xié)議， 如ICMP；第二種類型是在IP頭種使用自定義的協(xié)議。下面使用創(chuàng)建原始套接字的方法。創(chuàng)建套接字的函數(shù)是socket()或者WSASocket(

4、),只不過要將套接字類型指定為SOCK_RAW,代碼如下：SOCKET sraw = :socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);創(chuàng)建原始套接字時(shí)socket函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)protocol值將成為IP頭中得協(xié)議域的值。IPPROTO_ICMP指定要使用ICMP。原始套解釋提供管理下層傳輸?shù)哪芰?。他們可能會被惡意利用?因此， 僅Administrator組的成員能夠創(chuàng)建SOCK_RAW類型的套接字。 任何人在Windows NT下都可以創(chuàng)建原始套接字，但是沒有Administrator權(quán)限的人不能用它來做任何事情， 因?yàn)閎ind函數(shù)將會失敗， 出錯碼WS

5、AEACCES.在上面的套接字創(chuàng)建代碼種，我們使用ICMP,也可以使用IIGMP, UDP, IP或者原始IP,對應(yīng)的宏定義分別是IPPROTO_IGMP, IPROTO_UDP, IPPROTO_IP或者IPPROTO_RAW。其中協(xié)議標(biāo)志IPPROTO_UDP, IPPROTO_IP, 和IPPROTO_RAW 需要啟動IP_HDRINCL選項(xiàng)。使用恰當(dāng)?shù)膮f(xié)議標(biāo)志創(chuàng)建原始套接字之后，便可以在發(fā)送和接受調(diào)用種使用此套接字句柄了。無論IP_HDRINCL選項(xiàng)是否設(shè)置， 在原始套接字上接收到的數(shù)據(jù)種都會將包含IP頭。2. ICMP協(xié)議與校驗(yàn)和的計(jì)算互聯(lián)網(wǎng)上得操作由路由器緊緊地監(jiān)控著。當(dāng)有異常飯送

6、時(shí)候，具體事件通過ICMP報(bào)道，如目的不可到達(dá)，TTL超時(shí)等。這個(gè)協(xié)議也用來測試互聯(lián)網(wǎng)。每個(gè)ICMP消息都封裝在IP封包中， 所以使用IP尋址，ICMP消息的格式如下：首8位表示ICMP的類型，通?？梢苑譃檎埱笙⒑湾e誤報(bào)告消息兩類。接下來的八位表示ICMP代碼，這個(gè)域進(jìn)一步定義了請求或者是消息的類型。接下來八位表示icmp的校驗(yàn)和。它提供了ICMP頭和他的實(shí)際數(shù)據(jù)。3.校驗(yàn)和的計(jì)算發(fā)送ICMP報(bào)文時(shí)， 必須由程序自己計(jì)算校驗(yàn)和，并將它填入ICMP頭部的對應(yīng)域中。校驗(yàn)和的計(jì)算方法是：將數(shù)據(jù)以資為單位累加到一個(gè)雙字中，如果數(shù)據(jù)長度為奇數(shù)，最后一個(gè)字節(jié)將被擴(kuò)展到字， 累加的結(jié)果是一個(gè)雙字，最后將這

7、個(gè)雙字的高16bit和低16bit相加后取反，便得到了校驗(yàn)和。u_short checksum(u_short *buffer, int len)register int nleft = len;register u_short *w = buffer;register u_short answer;register int sum = 0;/使用32位累加器,進(jìn)行16位的反饋計(jì)算while ( nleft 1 )sum += *w+;nleft -= 2;/補(bǔ)全奇數(shù)位if ( nleft = 1 )u_short u = 0;*(u_char *)(&u) = *(u_char*)w;sum

8、 += u;/將反饋的16位從高位移到低位sum = (sum 16) + (sum & 0xffff);sum += (sum 16);answer = sum;return (answer);3.Ping程序設(shè)計(jì)思路：要實(shí)現(xiàn)ping程序，需要實(shí)現(xiàn)以下步驟：（1） 創(chuàng)建協(xié)議類型為IPPROTO_ICMP的原始套接字，設(shè)置套接字屬性。（2） 創(chuàng)建并初始化ICMP封包。（3） 調(diào)用sendto函數(shù)向遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送ICMP請求。（4） 調(diào)用recfrom函數(shù)接受ICMP響應(yīng)。初始化ICMP頭時(shí)先初始化消息類型和代碼域， 之后是回顯請求頭。程序首先定義了ICMP頭的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)IMCP_HDR.。ICMP

9、_HDR的定義如下：typedef struct _ICMPHeaderu_char Type; /類型u_char Code; /代碼u_short Checksum; /首部校驗(yàn)和u_short ID; /標(biāo)識u_short Seq; /序列號char Data; /數(shù)據(jù)ICMPHDR, *PICMPHDR;4.編程時(shí)，需要用到一些windows函數(shù),說明如下：(1).int WSAStartup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData);函數(shù)說明：為了在應(yīng)用程序當(dāng)中調(diào)用任何一個(gè)Winsock API函數(shù)，首先第一件事情就是必須通過WSASta

10、rtup函數(shù)完成對Winsock服務(wù)的初始化，因此需要調(diào)用WSAStartup函數(shù)。使用Socket的程序在使用Socket之前必須調(diào)用WSAStartup函數(shù)。該函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)指明程序請求使用的Socket版本，其中高位字節(jié)指明副版本、低位字節(jié)指明主版本；操作系統(tǒng)利用第二個(gè)參數(shù)返回請求的Socket的版本信息。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用WSAStartup函數(shù)時(shí)，操作系統(tǒng)根據(jù)請求的Socket版本來搜索相應(yīng)的Socket庫，然后綁定找到的Socket庫到該應(yīng)用程序中。以后應(yīng)用程序就可以調(diào)用所請求的Socket庫中的其它Socket函數(shù)了。(2).SOCKET socket( int af, int

11、 type, int protocol ); 函數(shù)說明：應(yīng)用程序調(diào)用socket函數(shù)來創(chuàng)建一個(gè)能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的套接字。 第一個(gè)參數(shù)指定應(yīng)用程序使用的通信協(xié)議的協(xié)議族，對于TCP/IP協(xié)議族，該參數(shù)置AF_INET; 第二個(gè)參數(shù)指定要創(chuàng)建的套接字類型，流套接字類型為SOCK_STREAM、數(shù)據(jù)報(bào)套接字類型為SOCK_DGRAM、 原始套接字SOCK_RAW(WinSock接口并不適用某種特定的協(xié)議去封裝它，而是由程序自行處理數(shù)據(jù)包以 及協(xié)議首部)； 第三個(gè)參數(shù)指定應(yīng)用程序所使用的通信協(xié)議。(3).int sendto( SOCKET s, const char FAR *buf, int le

12、n, int flags, const struct sockaddr FAR *to, int tolen);函數(shù)說明：返回值：實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)的長度。 parameter : s 套接字 buff 待發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) size 緩沖區(qū)長度 Flags 調(diào)用方式標(biāo)志位, 一般為0, 改變Flags，將會改變Sendto發(fā)送的形式 addr （可選）指針，指向目的套接字的地址 len addr所指地址的長度(4)int recvfrom(SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr FAR *from, int FAR *

13、fromlen );函數(shù)說明:recvfrom( )用來接收遠(yuǎn)程主機(jī)經(jīng)指定的socket傳來的數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)傳到由參數(shù)buf指向的內(nèi)存空間,參數(shù)len為可接收數(shù)據(jù)的最大長度.參數(shù)flags一般設(shè)0,其他數(shù)值定義參考recv().參數(shù)from用來指定欲傳送的網(wǎng)絡(luò)地址,結(jié)構(gòu)sockaddr請參考bind()函數(shù).參數(shù)fromlen為sockaddr的結(jié)構(gòu)長度.二程序的流程圖和源碼Ping程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)大致可分為四個(gè)模塊（見圖1-1），分別是：初始化模塊、功能控制模塊、ping模塊、mian測試模塊。Ping程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)初始化模塊功能控制模塊Ping模塊main測試模塊圖1-11.初始化模塊：

14、該模塊用于定義及初始化各個(gè)全局變量，為winsock加載winsock體。（見圖1-2）主要包括定義IP首部格式、定義ICMP首部格式、定義ICMP回應(yīng)請求、定義ICMP回應(yīng)答復(fù)。初始化模塊定義IP首部格式定義ICMP首部格式定義ICMP回應(yīng)請求定義ICMP回應(yīng)答復(fù)圖1-22.功能控制模塊：該模塊是被其他模塊調(diào)用，其功能包括計(jì)算校驗(yàn)和、發(fā)送回應(yīng)請求函數(shù)、接收應(yīng)答回復(fù)并進(jìn)行解析、等待回應(yīng)答復(fù)（主是要select模型）。（見圖1-3，1-4，1-5,1-6）計(jì)算校驗(yàn)和函數(shù)源碼：否 (將反饋的16位從高位移到低位)是(使用32位累加器,進(jìn)行16位的反饋計(jì)算)Checksum()開始定義初始化一些變量

15、Nleft1sum += *w+;nleft -= 2;Nleft=1是(補(bǔ)全奇數(shù)位)sum += u;sum = (sum 16) + (sum & 0xffff);sum += (sum 16);answer = sum;返回answer結(jié)束圖1-3是SendEchoRequest()開始定義初始化一些變量填充要發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲發(fā)送的時(shí)間計(jì)算回應(yīng)請求的校驗(yàn)和發(fā)送回應(yīng)請求返回nRet調(diào)用發(fā)送錯誤函數(shù)結(jié)束圖1-4WaitForEchoReply ()開始定義初始化一些變量返回timeout結(jié)束是RecvEchoReply ()開始定義初始化一些變量接收應(yīng)答回復(fù)檢驗(yàn)接收結(jié)果返回應(yīng)答時(shí)間調(diào)用發(fā)送錯誤

16、函數(shù)結(jié)束圖1-6圖1-53.Ping模塊功能模塊：該模塊是本程序的核心模塊，調(diào)用其他模塊實(shí)現(xiàn)其功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Ping的功能。s否是是開始定義初始化各個(gè)局部變量判斷WSAGetLastError()是否調(diào)用成功否檢測目標(biāo)主機(jī)是否為NULL設(shè)置目標(biāo)主機(jī)的IP地址，開始ping發(fā)起四次ping測試發(fā)送ICMP回應(yīng)請求等待回復(fù)的數(shù)據(jù)接收回復(fù)計(jì)算花費(fèi)時(shí)間Loop是否為0 輸出平均次數(shù)輸出ping結(jié)果清除殘余結(jié)束4.main()函數(shù)模塊：向指定的域名或IP地址發(fā)送Echo 請求報(bào)文；根據(jù)響應(yīng)報(bào)文顯示出Ping的結(jié)果；程序僅支持-t選項(xiàng)即可。否開始WSAStartup() 是否成功截取后三位字符調(diào)用ping

17、()釋放資源加載失敗結(jié)束為了實(shí)現(xiàn)-t圖1-8三運(yùn)行操作及結(jié)果在VC中運(yùn)行程序后會出現(xiàn)如圖4.1所示，提示你輸入IP或網(wǎng)址;2、我們先輸入校園網(wǎng)機(jī)房主機(jī)命令，看能否ping通3.試著使用ping t命令，如下：4、再輸入外部網(wǎng)主機(jī)命令，看能否ping通，上圖為網(wǎng)絡(luò)ping不通的情形。源代碼源代碼如下：#include #include #include #include#pragma comment(lib, ws2_32.lib)/導(dǎo)入庫文件#define ICMP_ECHOREPLY 0 /ICMP回應(yīng)答復(fù)#define ICMP_ECHOREQ 8 /ICMP回應(yīng)請求#define REQ

18、_DATASIZE 32 /請求數(shù)據(jù)報(bào)大小#include /*/using namespace std;/定義IP首部格式typedef struct _IPHeader u_char VIHL; /版本和首部長度u_char ToS; /服務(wù)類型u_short TotalLen; /總長度u_short ID; /標(biāo)識號u_short Frag_Flags; /片偏移量u_char TTL; /生存時(shí)間u_char Protocol; /協(xié)議u_short Checksum; /首部校驗(yàn)和struct in_addr SrcIP; /源IP地址struct in_addr DestIP;

19、/目的地址IPHDR, *PIPHDR;/定義ICMP首部格式typedef struct _ICMPHeaderu_char Type; /類型u_char Code; /代碼u_short Checksum; /首部校驗(yàn)和u_short ID; /標(biāo)識u_short Seq; /序列號char Data; /數(shù)據(jù)ICMPHDR, *PICMPHDR; /定義ICMP回應(yīng)請求typedef struct _ECHOREQUESTICMPHDR icmpHdr;DWORD dwTime;char cDataREQ_DATASIZE;ECHOREQUEST, *PECHOREQUEST;/定義I

20、CMP回應(yīng)答復(fù)typedef struct _ECHOREPLYIPHDR ipHdr;ECHOREQUEST echoRequest;char cFiller256;ECHOREPLY, *PECHOREPLY;/*/計(jì)算校驗(yàn)和u_short checksum(u_short *buffer, int len)register int nleft = len;register u_short *w = buffer;register u_short answer;register int sum = 0;/使用32位累加器,進(jìn)行16位的反饋計(jì)算while ( nleft 1 )sum +=

21、*w+;nleft -= 2;/補(bǔ)全奇數(shù)位if ( nleft = 1 )u_short u = 0;*(u_char *)(&u) = *(u_char*)w;sum += u;/將反饋的16位從高位移到低位sum = (sum 16) + (sum & 0xffff);sum += (sum 16);answer = sum;return (answer);/*/發(fā)送回應(yīng)請求函數(shù)int SendEchoRequest(SOCKET s, struct sockaddr_in *lpstToAddr)static ECHOREQUEST echoReq;static nId = 1;stat

22、ic nSeq = 1;int nRet;/填充回應(yīng)請求消息echoReq.icmpHdr.Type = ICMP_ECHOREQ;echoReq.icmpHdr.Code = 0;echoReq.icmpHdr.Checksum = 0;echoReq.icmpHdr.ID = nId+;echoReq.icmpHdr.Seq = nSeq+;/填充要發(fā)送的數(shù)據(jù)for (nRet = 0; nRet h_addr); /設(shè)置目標(biāo)IPdestIP.sin_family = AF_INET; /地址規(guī)格destIP.sin_port = 0;/提示開始進(jìn)行PINGprintf(nPinging

23、%s %s with %d bytes of data:n,pstrHost,inet_ntoa(destIP.sin_addr),REQ_DATASIZE);/發(fā)起多次PING測試for (nLoop=0; nLoopmaximum)maximum=dwElapsed;if(dwElapsedminimum)minimum=dwElapsed;average+=dwElapsed;printf(nReply from %s: bytes = %d time = %ldms TTL = %d, inet_ntoa(srcIP.sin_addr),REQ_DATASIZE,dwElapsed,c

24、TTL);if(_kbhit() /* Use _getch to throw key away. */ if (c=_getch()=0x2) /crrl -b break; else Sleep(1000);printf(nn);printf(Ping statistics for %s:n,inet_ntoa(srcIP.sin_addr);printf( Packets: Sent = %d, Received = %d, Lost = %d (%.f% loss),n,sent,reveived,lost,(float)(lost*1.0/sent)*100);if(lost=0)p

25、rintf(Approximate round trip times in milli-seconds:n); printf( Minimum = %dms, Maximum = %dms, Average = %dmsn,minimum,maximum,average/sent);printf(nn);nRet = closesocket(rawSocket);if (nRet = SOCKET_ERROR)printf(closesocket() error:%dn, WSAGetLastError();/主程序void main()printf(Welcome to the Ping T

26、estn);while(1)WSADATA wsd;/檢測輸入的參數(shù)/初始化Winsockif (WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsd) != 0)/第一個(gè)函數(shù)說明 WSAStartup()printf(加載 Winsock 失敗!n);char opt1100;char *ptr=opt1;bool log=false;printf(Ping );cin.getline(opt1,100,n);/ping的地址 字符串if(strstr(opt1, -t)!=NULL)log=true;strncpy(ptr,opt1+0,strlen(opt1)-3);/把原字符

27、串的最后三位截取ptrstrlen(opt1)-2=0; /printf(%s, ptr);/開始PINGPing(ptr,log);/程序釋放 Winsock 資源WSACleanup();/*函數(shù)說明為了在應(yīng)用程序當(dāng)中調(diào)用任何一個(gè)Winsock API函數(shù)，首先第一件事情就是必須通過WSAStartup函數(shù)完成對Winsock服務(wù)的初始化，因此需要調(diào)用WSAStartup函數(shù)。使用Socket的程序在使用Socket之前必須調(diào)用WSAStartup函數(shù)。該函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)指明程序請求使用的Socket版本，其中高位字節(jié)指明副版本、低位字節(jié)指明主版本；操作系統(tǒng)利用第二個(gè)參數(shù)返回請求的Sock

28、et的版本信息。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用WSAStartup函數(shù)時(shí)，操作系統(tǒng)根據(jù)請求的Socket版本來搜索相應(yīng)的Socket庫，然后綁定找到的Socket庫到該應(yīng)用程序中。以后應(yīng)用程序就可以調(diào)用所請求的Socket庫中的其它Socket函數(shù)了。*/*函數(shù)說明SOCKET socket( int af, int type, int protocol ); 應(yīng)用程序調(diào)用socket函數(shù)來創(chuàng)建一個(gè)能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的套接字。 第一個(gè)參數(shù)指定應(yīng)用程序使用的通信協(xié)議的協(xié)議族，對于TCP/IP協(xié)議族，該參數(shù)置AF_INET; 第二個(gè)參數(shù)指定要創(chuàng)建的套接字類型，流套接字類型為SOCK_STREAM、數(shù)據(jù)報(bào)套接字類

29、型為SOCK_DGRAM、 原始套接字SOCK_RAW(WinSock接口并不適用某種特定的協(xié)議去封裝它，而是由程序自行處理數(shù)據(jù)包以 及協(xié)議首部)； 第三個(gè)參數(shù)指定應(yīng)用程序所使用的通信協(xié)議。心得體會通過仔細(xì)閱讀程序代碼，查找相關(guān)資料，我大概弄懂了程序的基本過程。程序通過發(fā)送一個(gè)ICMP回顯請求報(bào)文到目的地主機(jī)，如果有IP選項(xiàng)途中的主機(jī)通過報(bào)文記錄各自的IP地址，目的地主機(jī)回發(fā)一個(gè)回顯應(yīng)答報(bào)文，然后發(fā)送主機(jī)通過解析回顯應(yīng)答報(bào)文，查看通過路由地址，并計(jì)算發(fā)送回收報(bào)文所用的傳送時(shí)間，以確定回顯報(bào)文是否超時(shí)。程序中很多算法值得我們借鑒，例如檢驗(yàn)和算法先把兩數(shù)通過取反相加，然后再次取反以防止上次取反數(shù)組溢出而出現(xiàn)錯誤。我們從中要學(xué)會代碼的重復(fù)使用，程序中usage(char *progname)反復(fù)使用來輸出信息，而不用每次輸出相關(guān)的信息的時(shí)候都需要重新寫實(shí)現(xiàn)代碼，這樣既節(jié)省程序編譯運(yùn)行所需的時(shí)間和內(nèi)存的開銷又易于以后程序的升級和添加其他功能，符合編程的發(fā)展趨勢。在