C语言程序设计案例精编----ping程序设计

/*导入库文件*/

#pragma comment( lib, "ws2_32.lib" )

/*加载头文件*/

#include <winsock2.h>

#include <ws2tcpip.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

 

/*定义常量*/

/*表示要记录路由*/

#define IP_RECORD_ROUTE  0x7

/*默认数据报大小*/

#define DEF_PACKET_SIZE  32 

/*最大的ICMP数据报大小*/

#define MAX_PACKET       1024    

/*最大IP头长度*/

#define MAX_IP_HDR_SIZE  60 

/*ICMP报文类型，回显请求*/      

#define ICMP_ECHO        8

/*ICMP报文类型，回显应答*/ 

#define ICMP_ECHOREPLY   0

/*最小的ICMP数据报大小*/

#define ICMP_MIN         8

 

/*自定义函数原型*/

void InitPing();

void UserHelp();

 

void GetArgments(int argc, char** argv); 

USHORT CheckSum(USHORT *buffer, int size);

void FillICMPData(char *icmp_data, int datasize);

void FreeRes();

 

void DecodeIPOptions(char *buf, int bytes);

void DecodeICMPHeader(char *buf, int bytes, SOCKADDR_IN* from);

 

void PingTest(int timeout);

 

 

 

/*IP报头字段数据结构*/

typedef struct _iphdr 

{

    unsigned int   h_len:4;        /*IP报头长度*/

    unsigned int   version:4;      /*IP的版本号*/

    unsigned char  tos;            /*服务的类型*/

    unsigned short total_len;      /*数据报总长度*/

    unsigned short ident;          /*惟一的标识符*/

    unsigned short frag_flags;     /*分段标志*/

    unsigned char  ttl;            /*生存期*/

    unsigned char  proto;          /*协议类型(TCP、UDP等)*/

    unsigned short checksum;       /*校验和*/

    unsigned int   sourceIP;       /*源IP地址*/

    unsigned int   destIP;         /*目的IP地址*/

} IpHeader;

 

/*ICMP报头字段数据结构*/

typedef struct _icmphdr 

{

    BYTE   i_type;    /*ICMP报文类型*/

    BYTE   i_code;                 /*该类型中的代码号*/

    USHORT i_cksum;                /*校验和*/ 

    USHORT i_id;                   /*惟一的标识符*/

    USHORT i_seq;                  /*序列号*/

    ULONG  timestamp;              /*时间戳*/  

} IcmpHeader;

 

/*IP选项头字段数据结构*/

typedef struct _ipoptionhdr

{

   

unsigned char  code;           /*选项类型*/

    unsigned char  len;            /*选项头长度*/

    unsigned char  ptr;            /*地址偏移长度*/

unsigned long  addr[9];        /*记录的IP地址列表*/

} IpOptionHeader;

 

/*定义全局变量*/

SOCKET m_socket;

IpOptionHeader IpOption;

SOCKADDR_IN DestAddr;

SOCKADDR_IN SourceAddr;

char *icmp_data;

char *recvbuf;

USHORT seq_no ;

char *lpdest;

int datasize;

BOOL RecordFlag;

double PacketNum;

BOOL SucessFlag;

 

 

/*初始化变量函数*/   

void InitPing()

{

  WSADATA wsaData;

  icmp_data = NULL;

  seq_no = 0;

  recvbuf = NULL;

  RecordFlag = FALSE;

  lpdest = NULL;

  datasize = DEF_PACKET_SIZE;

  PacketNum = 5;

  SucessFlag = FALSE;

 

  /*Winsock初始化*/

  if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)

    {

        /*如果初始化不成功则报错，GetLastError()返回发生的错误信息*/

printf("WSAStartup() failed: %d\n", GetLastError());

        return ;

    }

  m_socket = INVALID_SOCKET;

}

 

/*显示信息函数*/

void UserHelp()

{

printf("UserHelp: ping -r <host> [data size]\n");

    printf("          -r           record route\n");

printf("          -n           record amount\n");

    printf("          host         remote machine to ping\n");

    printf("          datasize     can be up to 1KB\n");

    ExitProcess(-1); 

}

 

 

/*获取ping选项函数*/

void GetArgments(int argc,char** argv)

{

   int i;

   int j;

   int exp;

   int len;

   int m;

   /*如果没有指定目的地地址和任何选项*/

   if(argc == 1)

{

printf("\nPlease specify the destination IP address and the ping option as follow!\n");

    UserHelp();

}

 

for(i = 1; i < argc; i++)

    {

        len = strlen(argv[i]);

if (argv[i][0] == '-')

        {

            /*选项指示要获取记录的条数*/

if(isdigit(argv[i][1]))

{

PacketNum = 0;

for(j=len-1,exp=0;j>=1;j--,exp++)

/*根据argv[i][j]中的ASCII值计算要获取的记录条数(十进制数)*/

PacketNum += ((double)(argv[i][j]-48))*pow(10,exp);

}

else

{

switch (tolower(argv[i][1]))

{

/*选项指示要获取路由信息*/

case 'r':        

RecordFlag = TRUE;

break;

/*没有按要求提供选项*/

default:

UserHelp();

break;

}

}

        }

/*参数是数据报大小或者IP地址*/

        else if (isdigit(argv[i][0]))

{

for(m=1;m<len;m++)

{

if(!(isdigit(argv[i][m])))

{

/*是IP地址*/

lpdest = argv[i];

break;

}

/*是数据报大小*/

else if(m==len-1)

datasize = atoi(argv[i]);  

}

}

/*参数是主机名*/

        else

            lpdest = argv[i];

    }

}

 

/*求校验和函数*/

USHORT CheckSum(USHORT *buffer, int size)

{

unsigned long cksum=0;

    while (size > 1) 

    {

        cksum += *buffer++;

        size -= sizeof(USHORT);

    }

    if (size) 

    {

        cksum += *(UCHAR*)buffer;

    }

/*对每个16bit进行二进制反码求和*/

    cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);

    cksum += (cksum >>16);

    return (USHORT)(~cksum);

}

 

 

/*填充ICMP数据报字段函数*/

void FillICMPData(char *icmp_data, int datasize)

{

    IcmpHeader *icmp_hdr = NULL;

    char      *datapart = NULL;

 

    icmp_hdr = (IcmpHeader*)icmp_data;

/*ICMP报文类型设置为回显请求*/

    icmp_hdr->i_type = ICMP_ECHO;        

    icmp_hdr->i_code = 0;

/*获取当前进程IP作为标识符*/

    icmp_hdr->i_id = (USHORT)GetCurrentProcessId();

    icmp_hdr->i_cksum = 0;

    icmp_hdr->i_seq = 0;

datapart = icmp_data + sizeof(IcmpHeader);

/*以数字0填充剩余空间*/

memset(datapart,'0',datasize-sizeof(IcmpHeader));

}

 

/*释放资源函数*/

void FreeRes()

{

/*关闭创建的套接字*/

if (m_socket != INVALID_SOCKET) 

        closesocket(m_socket);

/*释放分配的内存*/

    HeapFree(GetProcessHeap(), 0, recvbuf);

    HeapFree(GetProcessHeap(), 0, icmp_data);

/*注销WSAStartup()调用*/

    WSACleanup();

    return ;

}

 

 

/*解读IP选项头函数*/

void DecodeIPOptions(char *buf, int bytes)

{

IpOptionHeader *ipopt = NULL;

    IN_ADDR inaddr;

    int i;

    HOSTENT *host = NULL;

/*获取路由信息的地址入口*/

    ipopt = (IpOptionHeader *)(buf + 20);

 

    printf("RR:   ");

    for(i = 0; i < (ipopt->ptr / 4) - 1; i++)

    {

        inaddr.S_un.S_addr = ipopt->addr[i];

        if (i != 0)

            printf("      ");

/*根据IP地址获取主机名*/

        host = gethostbyaddr((char *)&inaddr.S_un.S_addr,sizeof(inaddr.S_un.S_addr), AF_INET);

        /*如果获取到了主机名，则输出主机名*/

if (host)

            printf("(%-15s) %s\n", inet_ntoa(inaddr), host->h_name);

        /*否则输出IP地址*/

else

            printf("(%-15s)\n", inet_ntoa(inaddr));

    }

    return;

}

 

/*解读ICMP报头函数*/

void DecodeICMPHeader(char *buf, int bytes, SOCKADDR_IN *from)

{

IpHeader *iphdr = NULL;

    IcmpHeader *icmphdr = NULL;

    unsigned short iphdrlen;

    DWORD tick;

    static int icmpcount = 0;

 

    iphdr = (IpHeader *)buf;

    /*计算IP报头的长度*/

    iphdrlen = iphdr->h_len * 4;

    tick = GetTickCount();

/*如果IP报头的长度为最大长度(基本长度是20字节)，则认为有IP选项，需要解读IP选项*/

    if ((iphdrlen == MAX_IP_HDR_SIZE) && (!icmpcount))

/*解读IP选项，即路由信息*/

        DecodeIPOptions(buf, bytes);

 

/*如果读取的数据太小*/

    if (bytes < iphdrlen + ICMP_MIN) 

    {

        printf("Too few bytes from %s\n", 

            inet_ntoa(from->sin_addr));

    }

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

 

/*如果收到的不是回显应答报文则报错*/

    if (icmphdr->i_type != ICMP_ECHOREPLY) 

    {

        printf("nonecho type %d recvd\n", icmphdr->i_type);

        return;

    }

    /*核实收到的ID号和发送的是否一致*/

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

    {

        printf("someone else's packet!\n");

        return ;

    }

SucessFlag = TRUE;

/*输出记录信息*/

    printf("%d bytes from %s:", bytes, inet_ntoa(from->sin_addr));

    printf(" icmp_seq = %d. ", icmphdr->i_seq);

    printf(" time: %d ms", tick - icmphdr->timestamp);

    printf("\n");

 

    icmpcount++;

    return;

}

 

/*ping函数*/

void PingTest(int timeout)

{   

int ret;

int readNum;

int fromlen;

struct hostent *hp = NULL;

/*创建原始套接字，该套接字用于ICMP协议*/

m_socket = WSASocket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP, NULL, 0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);

/*如果套接字创建不成功*/

    if (m_socket == INVALID_SOCKET) 

    {

        printf("WSASocket() failed: %d\n", WSAGetLastError());

        return ;

    }

 

/*若要求记录路由选项*/

    if (RecordFlag)

    {

        /*IP选项每个字段用0初始化*/

        ZeroMemory(&IpOption, sizeof(IpOption));

/*为每个ICMP包设置路由选项*/

        IpOption.code = IP_RECORD_ROUTE; 

        IpOption.ptr  = 4;               

        IpOption.len  = 39;              

  

        ret = setsockopt(m_socket, IPPROTO_IP, IP_OPTIONS,(char *)&IpOption, sizeof(IpOption));

        if (ret == SOCKET_ERROR)

        {

            printf("setsockopt(IP_OPTIONS) failed: %d\n",WSAGetLastError());

        }

    }

 

    /*设置接收的超时值*/

    readNum = setsockopt(m_socket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout));

    if(readNum == SOCKET_ERROR) 

    {

        printf("setsockopt(SO_RCVTIMEO) failed: %d\n",WSAGetLastError());

        return ;

    }

/*设置发送的超时值*/

    timeout = 1000;

    readNum = setsockopt(m_socket, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout, sizeof(timeout));

    if (readNum == SOCKET_ERROR) 

    {

        printf("setsockopt(SO_SNDTIMEO) failed: %d\n",WSAGetLastError());

        return ;

    }

 

/*用0初始化目的地地址*/

    memset(&DestAddr, 0, sizeof(DestAddr));

/*设置地址族，这里表示使用IP地址族*/

DestAddr.sin_family = AF_INET;

    if ((DestAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(lpdest)) == INADDR_NONE)

    {   

        

        /*名字解析，根据主机名获取IP地址*/

if ((hp = gethostbyname(lpdest)) != NULL)

        {

            /*将获取到的IP值赋给目的地地址中的相应字段*/

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

/*将获取到的地址族值赋给目的地地址中的相应字段*/

            DestAddr.sin_family = hp->h_addrtype;

            printf("DestAddr.sin_addr = %s\n", inet_ntoa(DestAddr.sin_addr));

        }

        /*获取不成功*/

else

        {

            printf("gethostbyname() failed: %d\n",WSAGetLastError());

            return ;

        }

    }        

 

/*数据报文大小需要包含ICMP报头*/

    datasize += sizeof(IcmpHeader);  

/*根据默认堆句柄，从堆中分配MAX_PACKET内存块，新分配内存的内容将被初始化为0*/

    icmp_data =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET);

    recvbuf =(char*) HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY,MAX_PACKET);

 

/*如果分配内存不成功*/

    if (!icmp_data) 

    {

        printf("HeapAlloc() failed: %d\n", GetLastError());

        return ;

    }

/* 创建ICMP报文*/

    memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);

    FillICMPData(icmp_data,datasize);

 

    

    while(1) 

    {

        static int nCount = 0;

        int writeNum;

        /*超过指定的记录条数则退出*/        

        if (nCount++ == PacketNum) 

            break;

 

         /*计算校验和前要把校验和字段设置为0*/       

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

/*获取操作系统启动到现在所经过的毫秒数，设置时间戳*/

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

/*设置序列号*/

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

/*计算校验和*/

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

/*开始发送ICMP请求 */

        writeNum = sendto(m_socket, icmp_data, datasize, 0,(struct sockaddr*)&DestAddr, sizeof(DestAddr));

        

/*如果发送不成功*/

if (writeNum == SOCKET_ERROR)

        {

            /*如果是由于超时不成功*/

if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT) 

            {

                printf("timed out\n");

continue;

            }

/*其他发送不成功原因*/

            printf("sendto() failed: %d\n", WSAGetLastError());

            return ;

        }

 

/*开始接收ICMP应答 */

        fromlen = sizeof(SourceAddr);

        readNum = recvfrom(m_socket, recvbuf, MAX_PACKET, 0,(struct sockaddr*)&SourceAddr, &fromlen);

        /*如果接收不成功*/

if (readNum == SOCKET_ERROR)

        {

            /*如果是由于超时不成功*/

if (WSAGetLastError() == WSAETIMEDOUT) 

            {

                printf("timed out\n");

continue;

            }

/*其他接收不成功原因*/

            printf("recvfrom() failed: %d\n", WSAGetLastError());

            return ;

        }

/*解读接收到的ICMP数据报*/

        DecodeICMPHeader(recvbuf, readNum, &SourceAddr);

    }

}

 

 

int main(int argc, char* argv[])

{   

    InitPing();  

    GetArgments(argc, argv); 

    PingTest(1000);

/*延迟1秒*/

    Sleep(1000);

if(SucessFlag)

printf("\nPing end, you have got %.0f records!\n",PacketNum);

else

printf("Ping end, no record!");

    FreeRes();

    getchar();

    return 0;

    

}