使用linux的ICMP实现ping功能

使⽤linux的ICMP实现ping功能

1.ICMP(Internet Control Message,⽹际控制报⽂协议)是为⽹关和⽬标主机⽽提供的⼀种差错控制机制，使它们在遇到差错时能把错误报告给报⽂源发⽅。ICMP协议是IP层的⼀个协议，但是由于差错报告在发送给报⽂源发⽅时可能也要经过若⼲⼦⽹，因此牵涉到路由选择等问题，所以ICMP报⽂需通过IP协议来发送。ICMP数据报协议由ICMP报头和IP报⽂封装⽽成。

2.IP层协议是⼀种点对点的协议，⽽⾮端对端协议，它提供⽆连接数据报服务，极少使⽤bind()和connect()，发送使⽤sendto()函数，接收使⽤recvfrom()函数

struct ip

{

#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN

unsigned int ip_hl:4; /* header length */

unsigned int ip_v:4; /* version */

#endif

#if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN

unsigned int ip_v:4; /* version */

unsigned int ip_hl:4; /* header length */

#endif

u_int8_t ip_tos; /* type of service */

u_short ip_len; /* total length */

u_short ip_id; /* identification */

u_short ip_off; /* fragment offset field */

#define IP_RF 0x8000 /* reserved fragment flag */

#define IP_DF 0x4000 /* dont fragment flag */

#define IP_MF 0x2000 /* more fragments flag */

#define IP_OFFMASK 0x1fff /* mask for fragmenting bits */

u_int8_t ip_ttl; /* time to live */

u_int8_t ip_p; /* protocol */

u_short ip_sum; /* checksum */

struct in_addr ip_src, ip_dst; /* source and dest address */

};

其中，ping程序只使⽤以下数据：

IP报头长度IHL（Internet Header Length）以４字节为⼀个单位来记录IP报头的长度，是上述IP数据结构的ip_hl变量。

⽣存时间TTL（Time To Live）以秒为单位，指出IP数据报能在⽹络上停留的最长时间，其值由发送⽅设定，并在经过路由的每⼀个节点时减⼀，当该值为０时，数据报将被丢弃，是上述IP数据结构的ip_ttl变量。

3.ICMP报⽂分为两种：⼀种是错误报告报⽂，⼆是查询报⽂。每个ICMP报⽂包含类型、编码和校验和三个内容。Ping命令只使⽤众多ICMP报⽂的两种：请求回送（ICMP_ECHO）和请求回应（ICMP_ECHOREPLY）。

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

江门月中华情{

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;

并行计算机u_int32_t its_ttime;

} id_ts;

struct

初中英语教学大纲{

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

};

其中，ICMP报⽂的校验和算法使⽤⼆进制反码相加。对⼀个⽆符号的数，先求其反码，然后从低位到⾼位，按位相加，有溢出则向⾼位进1（跟⼀般的⼆进制加法规则⼀样），若最⾼位有进位，则向最低位进1。关于⼆进制反码求和运算需要说明的⼀点是，先取反后相加与先相加后取反，得到的结果

是⼀样的！

4.数据统计：系统⾃带的Ping会对接受完的所有ICM报⽂后，对所有的发送和接收的ICMP报⽂进⾏统计，从⽽计算ICMP报⽂丢失率。

5.在linux中，有⼀些函数可以实现主机名和地址的转化，最常见的有gethostbyname()、gethostbyaddr()等，它们都可以实现IPv4和IPv6的地址和主机名之间的转化。其中gethostbyname()是将主机名转化为IP地址，gethostbyaddr()则是逆操作，是将IP地址转化为主机名。

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为AF_INET*/

int h_length; /*主机IP地址字节长度，对于IPv4是4字节，即32位*/

char **h_addr_list; /*主机的IP地址列表*/

}

7、Protocolent

struct protoent {

char * 　p_name; //名称

char * 　p_aliases; //别名

short * p_proto; //编号

}

格　式： struct protoent * getprotobyname( const char *name );

参　数： name 　通讯协定名称

传回值：成功 - ⼀指向 struct protoent 的指针

失败 - NULL

说明：利⽤通讯协定的名称来得知该通讯协定的别名、编号等资料。

getprotobynumber()：依照通讯协定的编号来获取该通讯协定的其他资料。

格　式： struct protoent * getprotobynumber( int number );

参　数： number 以 host 排列⽅式的通讯协定编号

传回值：成功 - ⼀指向 struct protoent 的指针

代理http 失败 - NULL

说明：利⽤通讯协定的编号来得知该通讯协定的名称、别名等资料。

根据协议名字然后匹配“/etc/protocols”，匹配成功，返回struct protoent指针，失败返回空。

最终，linux上实现的Ping功能，代码如下：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <strings.h>

#include <string.h>

#include <signal.h>

#include <arpa/inet.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>

#include <error.h>

#include <errno.h>

#define PACKET_SIZE 4096

#define MAX_WAIT_TIME 5

#define MAX_NO_PACKETS 3

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; /*进程类型*/

struct sockaddr_in from_addr;

struct timeval timerecv;

void statistics(int signo);

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);

int main(int argc,char* argv[])

{

if(argc<2)

{

printf("error_argc!\n");

exit(1);

}

struct hostent *host;

struct protoent *proto;

unsigned long inaddr=01;

int waittime=MAX_WAIT_TIME;

int size=50*1024;

if((proto=getprotobyname("icmp"))==NULL)

{

perror("getprotobyname!");

exit(1);

}

/*⽣成能使⽤ICMP的原始套接字，只能在root才能⽣成*/

if(-1 == (sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,proto->p_proto))) /*⽤于新的⽹络协议实现的测试等*/

{

perror("socket!");

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，减少缓冲区溢出的可能性，若⽆意ping⼀个⼴播地址，则引来⼤量应答*/

setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,&size,sizeof(size));/*返回的是实际发送出去的字节和在socket缓冲区的字节*/

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) /*返回的是⽹络字节数地址,⼀个long数据格式*//*如

果传⼊的字符串不是⼀个合法的Internet地址，如“d {

if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)/*是主机名，将域名或主机名转化为IP地址*/

{

perror("gethostbyname!");

exit(1);

农行核心价值观}

memcpy((char *)&dest_addr.sin_addr,host->h_addr,host->h_length);

}

else

{

dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

/memcpy((char *)&dest_addr.sin_addr,argv[1],sizeof(argv[1]));

}

/*获取id进程，⽤于设置ICMP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();

recv_packet();

statistics(SIGALRM);

return0;

}

/*统计收发计数*/

void statistics(int signo)

{

printf("\n-------------PING statistics------------\n");

printf("%d packets transmitted,%d receive,%%%d lost\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*/

while(nleft>1)

{

sum+=*w++;

nleft-=2;

}

/*把ICMP报头为奇数时，把最后⼀个字节视为⼀个两字节的⾼位，低位补‘0’字节*/

if(1 == nleft)

{

海监50*(unsigned char *)(&answer) = *(unsigned char *)w;

sum+=answer;

}

sum=(sum>>16)+(sum&0xFFFF);

sum+=(sum>>16);

answer=~sum;

return answer;

}

/*设置帧头*/

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);

return packsize;

}

/*发送三个ICMP报⽂*/

void send_packet(void)

{

int packetsize;

while(nsend<MAX_NO_PACKETS)

{

本文发布于:2024-09-22 07:22:20，感谢您对本站的认可！

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