基于ICMP协议的ping程序实现

ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。 要利用ICMP协议实现ping功能的程序,Ping程序将采取下列步骤：
（1）创建类型为SOCK_RAW的一个套接字，同时设定协议类型为IPPROTO_ICMP。
（2）创建并初始化ICMP头。
（3）调用sendto，将ICMP请求发送给远程主机。
（4）调用recvfrom，以接受任何ICMP响应。

#!/usr/bin/python# -*- coding:UTF-8 -*-#导入相关包import os,socket,struct,select,time     #struct包用于处理二进制数据，selcet包监听是否有可读、可写或异常事件产生ICMP_ECHO_REQUEST = 8       # ICMP报文类型DEFAULT_TIMEOUT = 2         # 默认超时时间DEFAULT_COUNT = 4       # 默认发送报文的数量class Pinger(object):       #定义Pinger类    #定义初始化方法    def __init__(self, target_host, count=DEFAULT_COUNT,timeout=DEFAULT_TIMEOUT):           self.target_host = target_host        self.count = count        self.timeout = timeout    def do_checksum(self, source_string):       #计算校验和        sum = 0             max_count = (len(source_string)/2)*2    # 取小于等于len(source_string)最大偶数        count = 0        while count < max_count:            #ord返回单字符的ASCII码            val = ord(source_string[count + 1])*256 + ord(source_string[count])             sum = sum + val             #累加到sum            sum = sum & 0xffffffff      #sum取后32位            count = count + 2        if max_count<len(source_string):    #若len(source_string)为奇数，加上source_string的最后一位                sum = sum + ord(source_string[len(source_string) - 1])            sum = sum & 0xffffffff        sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff)       #将sum的高16位加上低16位        sum = sum + (sum >> 16)         #将sum加上sum的高16位        answer = ~sum              #将sum取反        answer = answer & 0xffff        # 取answer的低16位        answer = answer >> 8 | (answer << 8 & 0xff00)   # 将answer右移8位与上answer左移8位        return answer    # 返回计算得到的校验和    def send_ping(self, sock, ID):          #发送ICMP报文        target_addr = socket.gethostbyname(self.target_host)    # 获得目的 ip 地址        my_checksum = 0     # 初始化校验和为0        # 将数据按“bbHHh“ 格式打包 b:integer 1B H:unsigned short 2B h:short 2B        header = struct.pack("bbHHh", ICMP_ECHO_REQUEST, 0,my_checksum, ID, 1)        bytes_In_double = struct.calcsize("d")       # 得到 ’d’ 格式的数据字节数        data = (100 - bytes_In_double) * "Q"         #data 一共 100 字节 发送一些列 ’Q...’        data = struct.pack("d", time.time()) + data  # data 前加上时间        # 根据header和data计算校验和        my_checksum = self.do_checksum(header + data)        header = struct.pack("bbHHh", ICMP_ECHO_REQUEST, 0, socket.htons(my_checksum), ID, 1)        # 打包header 并将校验和由主机字节顺序转为网络字节顺序        packet = header + data       # 将header和data组合成packet        sock.sendto(packet, (target_addr, 1))        # 向目标地址发送packet    def receive_ping(self, sock, ID, timeout):      #接收服务器返回的报文        time_remaining = timeout    # 设置超时时间        while True:            start_time = time.time()            readable = select.select([sock], [], [], time_remaining)    # 监听sock是否有数据可读            time_spent = (time.time() - start_time)            if readable[0] == []:        # 没有可读数据                return            time_received = time.time()     # 记录接收的时间            recv_packet, addr = sock.recvfrom(1024)      # 接收1024个字节数据            icmp_header = recv_packet[20:28]     # 前20字节为IP首部 icmp首部一共8个字节 ‘bbHHh’ 1+1+2+2+2=8            type, code, checksum, packet_ID, sequence = struct.unpack("bbHHh", icmp_header)      # 从 icmp_header 中解包            if packet_ID == ID:     # ID匹配                bytes_In_double = struct.calcsize("d")                time_sent = struct.unpack("d", recv_packet[28:28 +bytes_In_double])[0]      # 从 data 中得到发送的时间                return time_received - time_sent     # 返回所用的时间            time_remaining = time_remaining - time_spent            if time_remaining <= 0:      # 超时返回                return    def ping_once(self):            #Ping一次服务器，返回延迟时间        icmp = socket.getprotobyname("icmp")         # 得到协议号        try:            # 创建原始套接字            m_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, icmp)        except socket.error, (errno, msg):            if errno == 1:                # 没有权限                msg += "ICMP messages can only be sent from root user processes"                print msg            else:                print errno        except Exception, e:            print "Exception: %s" %(e)        my_ID = os.getpid() & 0xFFFF        # 进程id        self.send_ping(m_sock, my_ID)        # 发送报文        delay = self.receive_ping(m_sock, my_ID, self.timeout)       # 接收回应        m_sock.close()        return delay    def ping(self):         #实现Ping count        for i in xrange(self.count):            print "Ping to %s..." % self.target_host,            try:                delay = self.ping_once()     # 返回延迟时间            except socket.error, e:                print "Ping failed. (socket error: '%s')" % e[1]                break            if delay == None:                print "Ping failed. (timeout within %ssec.)" % self.timeout            else:                delay = delay * 1000                print "Get pong in %0.4fms" % delayif __name__ == '__main__':                   #Main函数    target_host='www.runoob.com'                 # 目标主机    pinger = Pinger(target_host=target_host)         #创建Ping对象    pinger.ping()                        # 调用ping方法

需要特别注意的是在Linux操作系统下，会出现下图这种情况！！！
Operation not permittedICMP messages can only be sent from root user processes

现在加上sudo后就可以ping通了！运行结果如下：