基于Socket的PING程序设计.doc

1、计算机科学与技术学院课程设计成绩单课程名称： 计算机网络 指导教师： XX 姓名XX性别男学号2009xxxxx班级软件xxxx综合成绩成绩等级程序运行情况（占总成绩20%）能正确运行 基本能正确运行 能运行但结果不完善（20分） （15分） （10分）程序功能的完善程度（占总成绩10%）完善 基本完善 不完善（10分） （8分） （5分）程序结构的合理性（占总成绩10%）合理 基本合理 不太合理（10分） （8分） （5分）对问题的答辩情况（占总成绩40%）概念正确有创新 能正确回答所有问题 基本能正确回答（40分） （35分） （30分）部分问题回答概念不清晰（20分）学生的工作态度与独立

2、工作能力（占总成绩10%）工作态度认真能独立完成任务 工作态度认真但独立性较差（10分） （8分）工作态度基本认真但缺乏独立性（5分）设计报告的规范性（占总成绩10%）符合规范 基本符合规范 规范性较差（10分） （8分） （5分）优秀：90分100分 良好：80分89分 中等：7079分 及格：6069分 不及格0分59分 武汉科技大学计算机科学与技术学院制表概要设计1.1题目的内容与要求题目内容：PING程序是我们使用的比较多的用于测试网络连通性的程序。PING程序基于ICMP，使用ICMP的回送请求和回送应答来工作。其中，ICMP是基于IP的一个协议，ICMP包通过IP的封装之后传递。P

3、ING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SOCKET编程机制。设计要求：1、SOCKET编程熟悉SOCKET的编程，包括基本的系统调用如SOCKET、BIND等。2、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3) 程序要求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

4、TimeOut (无法PING通的情况) 4）编程语言不限。需求分析和详细设计2.1 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：（1） 该模块并非只有处理还包括判断及输出判断结果的含义；（2） 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

5、新启动程序。（3） 输入时不能输入目标主机名，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图2.1 主模块流程图2.2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

6、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。Checksum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：（1） illICMPData是由一系列的初始化的语句在流程图中不再画出；（2） Cleanup() 函数中的WSACleanup()，HeapFree

7、（），closesocket（）都是一些库函数。（3） checksum（）校验和函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。2.3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：（

8、1） 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；（2） 函数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: dy

9、tes=%d time=%d icmp_seq = %dn,inet_ntoa(from-sin_addr), bytes,tick0icmpcount, icmphdr-i_seq);是是icmpcount+;结束结束否图2.3 数据报解析模块运行界面 运行操作及结果：在VC中运行程序后会出现如图4.1所示，提示你输入IP或网址;图4.1开始输入下面我们先以输入室友的IP地址为例进行试验，结果如图4.2;图4.2测试本地IP接着我们任意输入网络地址，在联网的情况下，结果如图4.3；图4.3测试网络IP但是当断开网络连接时时，就会出现下图结果：图4.网络IP不通附 录（程序清单）#pragma

10、 comment(lib,ws2_32.lib)#include #include #include #include #include typedef struct _iphdr unsigned int h_len:4; / 头长度unsigned int version:4; / IP版本 unsigned char tos; / 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

11、期 unsigned char proto; / 协议类型 unsigned short checksum; / IP 校验 unsigned int sourceIP;/源IP unsigned int destIP;/目标IP IpHeader;#define ICMP_ECHO 8#define ICMP_ECHOREPLY 0#define ICMP_MIN 8 / 最小8字节的包头 typedef struct _icmphdr BYTE i_type; BYTE i_code; USHORT i_cksum; USHORT i_id; USHORT i_seq; / 为世间留空间

12、ULONG timestamp;/时间戳 IcmpHeader;#define DEF_PACKET_SIZE 32 #define MAX_PACKET 1024 / 最大ICMP 包长度 #define MAX_IP_HDR_SIZE 60 / 最大IP头长度 int datasize=DEF_PACKET_SIZE;char *icmp_data=NULL;char *recvbuf=NULL;SOCKET m_hSocket= INVALID_SOCKET;char *lpdest=NULL;void FillICMPData(char *icmp_data, int datasize

13、) IcmpHeader *icmp_hdr = NULL; char *datapart = NULL; icmp_hdr = (IcmpHeader*)icmp_data; icmp_hdr-i_type = ICMP_ECHO; / 要求有IP回应 icmp_hdr-i_code = 0; icmp_hdr-i_id = (USHORT)GetCurrentProcessId(); icmp_hdr-i_cksum = 0; icmp_hdr-i_seq = 0; datapart = icmp_data + sizeof(IcmpHeader);USHORT checksum(USHO

14、RT *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);void DecodeICMPHeader(char *buf, int bytes, SOCKADDR_IN *from) IpHeader *iphdr

15、 = 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 + iphdrlen); if (icmphdr-i_type != ICMP_ECHOREPLY) printf(nonecho type %d r

16、ecvd rn, icmphdr-i_type); return; / 确定是我们发的数据包回应 if (icmphdr-i_id != (USHORT)GetCurrentProcessId() printf(其他程序的回应报文! t错误代码 %dn, WSAGetLastError(); return ; DWORD tick04;tick0icmpcount=tick - icmphdr-timestamp;if(tick0icmpcount1)printf(Reply from %s: bytes=%d timesin_addr), bytes, icmphdr-i_seq );els

17、e printf(Reply from %s: bytes=%d time=%dms icmp_seq = %dn,inet_ntoa(from-sin_addr), bytes,tick0icmpcount, icmphdr-i_seq); icmpcount+; return;void Cleanup() if (m_hSocket != INVALID_SOCKET) closesocket(m_hSocket); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, recvbuf); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, icmp_data); WSACl

18、eanup(); return ;void main()WSADATA wsaData;char a100;printf(ping );scanf(%s,a);lpdest=a;SOCKADDR_IN m_addrDest;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!); m_hSocket = WSASocket (AF_INET, SOCK_RAW,

19、IPPROTO_ICMP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED); if (m_hSocket = INVALID_SOCKET) printf(socket 创建失败!); int bread = setsockopt(m_hSocket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout); if(bread = SOCKET_ERROR) printf(设置socket接收超时选项错误!); timeout = 1000; bread = setsockopt(m_hSocket, SOL_SOCKET

20、, SO_SNDTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(timeout); if (bread = SOCKET_ERROR) printf(设置socket发送超时选项错误!); memset(&m_addrDest, 0, sizeof(m_addrDest); / 如果必要的话需要对输入IP进行解析 m_addrDest.sin_family = AF_INET; if (m_addrDest.sin_addr.s_addr = inet_addr(lpdest) = INADDR_NONE) struct hostent *hp = NULL; if (hp =

21、gethostbyname(lpdest) != NULL) memcpy(&(m_addrDest.sin_addr), hp-h_addr, hp-h_length);m_addrDest.sin_family = hp-h_addrtype; else printf(不能找到名为 %s 的主机t错误代码 %dn,lpdest, WSAGetLastError();exit(0); printf(Pinging %s with 64 bytes of data: nn, inet_ntoa(m_addrDest.sin_addr); / 创建ICMP包 datasize += sizeof

22、(IcmpHeader); icmp_data =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, MAX_PACKET); recvbuf =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, MAX_PACKET); if (!icmp_data) printf(堆分配错误!); memset(icmp_data,0,MAX_PACKET); FillICMPData(icmp_data,datasize); / 开始发送或接受ICMP包int nCount=0; while(

23、1) int bwrote; if (nCount+ = 4) break; (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); bwrote = sendto(m_hSocket, icmp_data, datasize, 0, (struct

24、 sockaddr*)&m_addrDest, sizeof(m_addrDest); if (bwrote = SOCKET_ERROR) if (WSAGetLastError() = WSAETIMEDOUT) printf(Requrest timed out ! rn); continue; printf(目标不可达!t错误代码 %dn, WSAGetLastError();continue; if (bwrote datasize) printf(Wrote %d bytes rn, bwrote); int fromlen = sizeof(m_addrFrom); bread

25、= recvfrom(m_hSocket, recvbuf, MAX_PACKET, 0, (struct sockaddr*)&m_addrFrom, &fromlen); if (bread = SOCKET_ERROR) if (WSAGetLastError() = WSAETIMEDOUT) printf(Requrest timed out !rn); continue; printf(接收数据函数调用错误!t错误代码 %dn, WSAGetLastError();exit(0); DecodeICMPHeader(recvbuf, bread, &m_addrFrom); Cle

26、anup();课程设计总结：通过设计程序，真正了解了ICMP的结构。编写过程中，一些基本的常见的函数不会应用，这使我发现自己知识的匮乏，在以后的学习过程中得要好好的努力，多阅读一些复杂的程序，了解一个基本的函数，算法和精良的编程思想，更要多动手写一些有一定难度的程序，我们不应该害怕写程序出错，应该大胆地写出自己的想法，出现错误去解决错误就能找出自己知识的漏洞和模糊点。我们还可以通过阅读别人错误的程序，试着帮别人查找错误，这样证书技能头脑中的规则还能发现一些初学者一番的错误，使自己少走弯路。通过整个程序和编写文档过程，感觉自己的能力还远远没达到老师的要求的层面上，恐怕还要继续努力啊。指导教师评语：指导教师(签字)： 年 月 日课程设计成绩