网络编程实验_ping实验报告

网络编程－PING程序设计实验指导书

一．实验目的

（1）熟悉原始套接字编程。

（2）了解网络的结构。

（3）了解网络传输底层协议。

二．实验要求

PING程序是用于测试网络连通性的程序。要求在WINDOWS环境下实现基本的PING程序功能.

在命令提示符下输入：

PING ***.***.***.***

其中***为目的主机的IP地址，不要求支持域名，对是否带有开关变量也不做要求。不带开关变量时，要求返回4次响应。

返回信息的格式：

REPLY FROM ***.***.***.***

或

REQUEST TimeOut （无法PING通的情况）

三．实验原理

1、PING的工作原理

ping 程序是用来探测主机到主机之间是否可通信，如果不能ping到某台主机，表明不能和这台主机建立连接。ping 使用的是ICMP协议，它发送ICMP回送请求消息给目的主机。ICMP协议规定：目的主机必须返回ICMP回送应答消息给源主机。如果源主机在一定时间内收到应答，则认为主机可达。

ICMP协议通过IP协议发送的，IP协议是一种无连接的，不可靠的数据包协议。因此，保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP(网络控制报文)协议。

当传送IP数据包发生错误－－比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会，这也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。ICMP数据包由8bit的错误类型和8bit的代码和16bit的校验和组成。而前 16bit就组成了ICMP所要传递的信息。

PING利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。原理是用类型码为0的ICMP发请求，受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。ping程序来计算间隔时间，并计算有多少个包被送达。用户就可以判断网络大致的情况。

IP数据报

TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包, 称为IP数据报(IP datagram). 这是一个与硬件无关的虚拟包, 由包头和数据两部分组成, 包头中的源地址和目的地址都是IP协议地址.

ICMP

TCP/IP组件包括一个ICMP(Internet Control Message Protocol)协议, 该协议定义了的报文类型: Echo，Echo Reply，用于ping程序的基本实现

下图是ICMP报文的传送：

2、RAW模式的SOCKET编程

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。

熟悉SOCKET的编程，包括基本的系统调用如SOCKET、BIND等.

3、具体内容

（1）定义数据结构

需要定义好IP数据报、ICMP包等相关的数据结构

（2）程序实现

在WINDOWS环境下实现PING程序

四. 实验步骤和注意事项

1、熟悉IP以及ICMP协议的工作机制

2、熟悉RAW模式的SOCKET编程

3、编写PING的实现程序

4、编译环境中需要包括SOCKET库 WS2_32.lib

5、在模拟实现环境下调试并运行自己编写的PING程序

6、最后提交源程序，撰写实验报告

初步流程图

具体步骤

1、定义IP头和ICMP头

该程序定义自己的IP头和ICMP头数据结构，代码如下：

//IP首部数据结构

typedef struct iphdr

{

unsigned int h_len : 4 ; //首部长度

unsigned int version : 4 ; //版本

unsigned char tos ; //服务类型

unsigned short total_len ; //报文总长度

unsigned short ident ; //标识

unsigned short frag_and_flags ; //偏移量

unsigned char ttl ; //寿命

unsigned char proto ; //协议

unsigned short checksum ;// 首部校验和

unsigned int sourceIP ;// 源站IP

unsigned int destIP ;// 目的站IP

};

//ICMP首部数据结构

typedef struct icmphdr

{

BYTE i_type ; //类型

BYTE i_code ; //代码

USHORT i_cksum ; //首部校验和

USHORT i_id ; //标识

USHORT i_seq ; //序列号

ULONG timestamp ; //时间戳

};

2.定义变量

WSADATA wsaData ;

SOCKET sockRaw ;

struct sockaddr_in dest,from ;

struct hostent*hp ;

int bread,datasize=32,packnum=6;

int fromlen=sizeof(from);

int timeout=1000 ;

int statistic=0 ;

int ts=0;

char*dest_ip ;

char*icmp_data ;

char*recvbuf ;

unsigned int addr=0 ;

USHORT seq_no=0 ;

int temp;

3、定义函数：

（1）void fill_icmp_data(char*icmp_data,int datasize,int ts);

//填充ICMP报头

void fill_icmp_data(char*icmp_data,int datasize,int ts)

{

IcmpHeader*icmp_hdr ;

char*datapart ;

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 ;

icmp_hdr->timestamp=ts;

datapart=icmp_data+sizeof(IcmpHeader);

memset(datapart,'E',datasize-sizeof(IcmpHeader));

}

（2）USHORT checksum(USHORT*buffer,int size);

//计算ICMP首部校验和

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&0xffff);

cksum+=(cksum>>16);

return(USHORT)(~cksum);

}

（3）int decode_resp(char*buf,int bytes,struct sockaddr_in*from);

//解析收到的数据包

int decode_resp(char*buf,int bytes,struct sockaddr_in*from)

{

IpHeader*iphdr ;

IcmpHeader*icmphdr ;

unsigned short iphdrlen ;

iphdr=(IpHeader*)buf ;

iphdrlen=(iphdr->h_len)*4 ;

if(bytes<iphdrlen+ICMP_MIN)

{

cout<<"Too few bytes from "<<inet_ntoa(from->sin_addr)<<endl;

}

icmphdr=(IcmpHeader*)(buf+iphdrlen);

if(icmphdr->i_type!=ICMP_ECHOREPLY)

{

cout<<"non-echo type "<<icmphdr->i_type<<" recvd\n";

return 1 ;

}

if(icmphdr->i_id!=(USHORT)GetCurrentProcessId())

{

cout<<"someone else's packet!\n";

return 1 ;

}

bytes-=32;

cout<<"Reply from "<<inet_ntoa(from->sin_addr)<<":"<<" bytes:"<<bytes;

cout<<" packnum = "<<icmphdr->i_seq+1<<".";

cout<<" time: "<<GetTickCount()-icmphdr->timestamp<<" ms "<<endl;

return 0 ;

}

4.主函数的具体流程（int main(

1）原始套接字的创建：

SOCKET sockRaw ;

sockRaw=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED;

if(sockRaw==INVALID_SOCKET)

{

cout<<"WSASocket() failed: "<<WSAGetLastError()<<endl;

ExitProcess(STATUS_FAILED);

}

2）定义套接字选项

bread=setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));如果没有出现错误，setsocket返回值为0;

3）定义sockaddr_in类型的dest,from两个变量。

sock addr_in结构是专门被Windows Sockets用来详细说明套接字连接地址的。

struct sockaddr_in dest,from;

struct hostent*hp;

char*dest_ip ;//用来放要ping的目的地址。

if(hp!=NULL)

memcpy(&(dest.sin_addr),hp->h_addr,hp->h_length);

else

dest.sin_addr.s_addr=addr ;

if(hp)

dest.sin_family=hp->h_addrtype ;

else

dest.sin_family=AF_INET ;

dest_ip=inet_ntoa(dest.sin_addr);

4）创建ICMP包

datasize+=sizeof(IcmpHeader);

icmp_data=(char*)xmalloc(MAX_PACKET);

recvbuf=(char*)xmalloc(MAX_PACKET);

if(!icmp_data)

{

cout<<"HeapAlloc failed "<<GetLastError()<<endl;

ExitProcess(STATUS_FAILED);

}

memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);

fill_icmp_data(icmp_data,datasize,ts);//函数已经在前面定义

5）发送和接收ICMP包

for(int i=0;i < packnum;++i)

{

int bwrote ;

((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum=0 ;

((IcmpHeader*)icmp_data)->timestamp=GetTickCount();

((IcmpHeader*)icmp_data)->i_seq=seq_no++;

((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum=checksum((USHORT*)icmp_data,datasize);

//checksum用来计算校验和，函数已经在前面定义。

bwrote=sendto(sockRaw,icmp_data,datasize,0,(struct sockaddr*)&dest,sizeof(dest));//sendto用来发送数据到指定的地址。

if(bwrote==SOCKET_ERROR)

{

if(WSAGetLastError()==WSAETIMEDOUT)

{

cout<<"Request timed out.\n";

continue ;

}

cout<<"sendto failed: "<<WSAGetLastError()<<endl;

ExitProcess(STATUS_FAILED);

}

if(bwrote<datasize)

{

cout<<"Wrote "<<bwrote<<" bytes\n";

}

bread=recvfrom(sockRaw,recvbuf,MAX_PACKET,0,(struct sockaddr*)&from,&fromlen);// recvfrom用来接收数据并保存

//bread changed

if(bread==SOCKET_ERROR)

{

if(WSAGetLastError()==WSAETIMEDOUT)

{

cout<<"Request timed out.\n";

continue ;

}

cout<<"recvfrom failed: "<<WSAGetLastError()<<endl;

ExitProcess(STATUS_FAILED);

}

if(!decode_resp(recvbuf,bread,&from))

//decode_resp用来解析收到的ICMP数据包，函数已经在前面定义。

statistic++;

Sleep(1000);

}

6）输出统计结果

五、程序实现的结果：

在运行程序时，要选择菜单“工程→设置 →Link”，在对象/库模块中添加Ws2_32.lib，如下图：

在DOS窗口下到ping.exe的当前目录下，输入ping，如下图：

若输入ping 172.24.218.166，如下图：

若输入ping 172.24.218.166 –l 88 –n 8，如下图：

若输入ping 172.24.218.166 –s 20## –w 20## –l 88 –n 8，如下图：

输入ping 172.22.218.18，如下图：

第二篇：ping实验报告

实验报告

相关推荐

网络编程实验_ping实验报告

第二篇：ping实验报告

专栏推荐