【计算机网络】网络诊断工具ping的模拟实现之搭建框架

昨天整理了整个ICMP的知识，项目的知识储备已经完成了一半，今天需要看看这个报文在我们网络编程中该怎么发送。

上面是一个IP数据报，我们在使用ping的时候关注的是：被测试系统主机名和相应 IP 地址、返回给当前主机的 ICMP 报文顺序号、ttl 生存时间和往返时间 rtt（单位是毫秒，即千分之一秒）。

今天主要是搭建一个框架，整理好每部分该怎么去分配安排。本来打算自己创建一个结构体将ICMP的报文信息保存，但在Linux库中发现了ICMP的数据结构。

#include<netinet/ip_icmp.h>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      {        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;        u_int32_t its_ttime;      } id_ts;      struct      {        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  };  

既然库中提供了当然不用我们自己去封装，然后我就顺便搬来了IP报文的数据结构。

#include<netinet/ip.h>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 */  };

在我们实现的ping中，我们需要关注的是IP的ttl（生存时间）、ip_ hl（报头长度）。

• 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IP数据结构的ip_ttl变量。

既然ping是一个网络诊断工具，那么它首先是可以向外发送报文的，既然可以发送，那么对方回送的报文我们也要能接收。在上篇博客中，我们都知道ICMP报文是封装在IP数据报中发送出去，那么对应的就要有封装报文和分离报文。框架图如下。

写到这里对整个项目的框架是比较清楚的了。下篇博客我们就开始实现每个模块的功能。