使用原始套接字编程实现简单的ping程序

来源：互联网发布：淘宝知网检测靠谱吗编辑：程序博客网时间：2024/05/02 02:45

程序实现步骤：

1、初始化Windows Sockets网络环境

WSADATA wsa；

WSAStartup（MAKEWORD(2，2),&wsa）；

2、构造目的端Socket地址

3、创建原始套接字

4、定义IP和ICMP头部数据结构

5、发送报文

6、接收报文

其中ICMP回显请求与回显应答报文结构如下图：

typedef struct IcmpHeader{//ICMP的报头格式
       BYTE i_type;//ICMP类型码
       BYTE i_code;//子类型码
       USHORT i_cksum;//校验和
       USHORT i_id;//ICMP数据报的ID号
       USHORT i_seq;//ICMP数据报的序列号
       ULONG timestamp;//可选数据部分，可以忽略
};

IP数据报格式：

typedef struct IpHeader{//IP报头格式
       unsigned char hdr_len;//4位头部长度
       unsigned char version;//4位版本号
       unsigned char tos;//8位服务类型
       unsigned short total_len;//16位总长度
        unsigned short identifier;//16位标示符
       unsigned short frag_and_flags;//3位标志加13位片偏移
       unsigned char tt1;//8位生存时间
       unsigned char protocol;//8位上层协议号
       unsigned short checksum;//16位校验和
       unsigned long sourceIP;//32位源IP地址
       unsigned long destIP;//32位目的IP地址
};
部分成员函数解释：

1、SOCKET sockRaw=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,protocol,NULL,0,0);

AF_INET:代表通信域是TCP/IP协议簇

SOCK_RAW：代表要创建的套接字类型是原始套接字

protocol：指定协议类型，可取IPPROTO_ICMP（ICMP协议）\IPPROTO_IGMP（IGMP协议）\IPPROTO_TCP（TCP协议）\IPPROTO_UDP（UDP协议）\IPPROTO_IP（IP协议）\IPPROTO_RAM（原始IP）

2、int setsockopt(SOCKET s,int level,int optname,const char* optval,int optlen);

           s(套接字): 指向一个打开的套接口描述字
          level:(级别)：指定选项代码的类型。
               SOL_SOCKET: 基本套接口
               IPPROTO_IP: IPv4套接口
               IPPROTO_IPV6: IPv6套接口
               IPPROTO_TCP: TCP套接口
        optname(选项名)：选项名称
        optval(选项值): 是一个指向变量的指针类型：整形，套接口结构，其他结构类型:linger{}, timeval{ }
        optlen(选项长度) ：optval 的大小

返回值：标志打开或关闭某个特征的二进制选项

3、int SENDTO(int sockfd,const void* msg, int len , unsignde int flags,struct sockaddr* to,int tolen);

sockfd:发送方的数据报套接字描述符

msg：指向发送缓存区的指针

len：发送缓存区的长度

flags:发送的方式，一般置0

to：接收方的网络地址

tolen：结构sockaddr的长度

返回值：发送成功的话返回实际发送的字节数,错误返回-1

4、int recvefrom(int sockfd,const void* buf, int len , unsignde int flags,struct sockaddr* from,int fromlen)

sockfd:接收方的数据报套接字描述符

buf：指向发送缓存区的指针

len：发送缓存区的长度

flags:接收的方式，一般置0

from：返回发送方的网络地址

tolen：结构sockaddr的长度

返回值：发送成功的话返回实际接收的字节数，错误返回-1

校验和计算方法(网际校验和算法)：

将被校验数据按16位划分（如果被校验的数据字节长度为奇数，则在尾部的字节补一个字节的0），然后对每16位分组求反码和，最后将结果取反码得到校验和。

具体代码及注释如下：

// Console_PING.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include "winsock2.h"
#include "winsock.h"

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

//常量定义
const int MAX_ICMP_PACKET_SIZE=1024;//ICMP报文最大长度（包括报头）
const int DEF_ICMP_DATA_SIZE=32;//ICMP报文默认数据字段长度
const int ICMP_ECHO_REQUEST=8;//ICMP类型字段，8表示请求回显

typedef struct IcmpHeader{//ICMP的报头格式
       BYTE i_type;//ICMP类型码
       BYTE i_code;//子类型码
       USHORT i_cksum;//校验和
       USHORT i_id;//ICMP数据报的ID号
       USHORT i_seq;//ICMP数据报的序列号
       ULONG timestamp;//可选数据部分，可以忽略
};

typedef struct IpHeader{//IP报头格式
       unsigned char hdr_len;//4位头部长度
       unsigned char version;//4位版本号
       unsigned char tos;//8位服务类型
       unsigned short total_len;//16位总长度
        unsigned short identifier;//16位标示符
       unsigned short frag_and_flags;//3位标志加13位片偏移
       unsigned char tt1;//8位生存时间
       unsigned char protocol;//8位上层协议号
       unsigned short checksum;//16位校验和
       unsigned long sourceIP;//32位源IP地址
       unsigned long destIP;//32位目的IP地址
};

void fill_icmp_data(char * icmp_data,int datasize);//填充ICMP数据报函数
USHORT checksum(USHORT * pBuf,int iSize);//计算校验和函数
void decode_resp(char *buf,int bytes,struct sockaddr_in *from);//接收报文后判断是否是目的端回送的报文

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
   //初始化
   WSADATA wsa;
   WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsa);

   SOCKET sockRaw=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,0);//创建原始套接字
   if(sockRaw==INVALID_SOCKET)
       fprintf(stderr,"WSASocket() failed:%d",WSAGetLastError());//创建失败

   //设置socket的超时机制
   int timeout=1000;//设置延时为1秒
   int bread=setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout));
   if(bread==SOCKET_ERROR)
       fprintf(stderr,"failed to set recv timeout:%d",WSAGetLastError());

   //填充数据报
   char icmp_data[MAX_ICMP_PACKET_SIZE];
   memset(icmp_data,0,MAX_ICMP_PACKET_SIZE);
   int datasize=DEF_ICMP_DATA_SIZE;
   datasize+=sizeof(IcmpHeader);
   fill_icmp_data(icmp_data,datasize);
   ((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum=0;
   ((IcmpHeader*)icmp_data)->timestamp=GetTickCount();
   ((IcmpHeader*)icmp_data)->i_seq=0;
   ((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum=checksum((USHORT*)icmp_data,datasize);

   //发送数据报文
   sockaddr_in dest;
   dest.sin_family=AF_INET;
   dest.sin_addr.s_addr=inet_addr("**.**.**.**");//我ping的是网关
   int bwrote=sendto(sockRaw,icmp_data,datasize,0,(struct sockaddr*)&dest,sizeof(dest));

   //发送失败
   if(bwrote==SOCKET_ERROR)
          return 0;
   if(bwrote<datasize)
       return 0;

   //接收回应报文
   sockaddr_in from;
   int fromLen=sizeof(from);
   char recvbuf[MAX_ICMP_PACKET_SIZE];
   int recve=recvfrom(sockRaw,recvbuf,MAX_ICMP_PACKET_SIZE,0,(struct sockaddr*)&from,&fromLen);
   if(recve<=0)
       return 0;//接收失败
   decode_resp(recvbuf,bread,&from);

   system("PAUSE");
   return 0;
}

void fill_icmp_data(char * _icmp_data,int _datasize)
{
   IcmpHeader *icmp_hdr;
   char *datapart;
   icmp_hdr=(IcmpHeader*)_icmp_data;
   icmp_hdr->i_type=ICMP_ECHO_REQUEST;//设置类型信息
   icmp_hdr->i_id=(USHORT)GetCurrentThreadId();//设置ID号为当前线程号
   datapart=_icmp_data+sizeof(IcmpHeader);
   memset(datapart,'E',_datasize-sizeof(IcmpHeader));//在ICMP数据部分填入数据
}

USHORT checksum(USHORT * pBuf,int iSize)
{
   unsigned long cksum=0;
   while(iSize>1)
   {
       cksum+=*pBuf++;
       iSize-=sizeof(USHORT);
   }
   if(iSize)
       cksum+=*(UCHAR*)pBuf;
   cksum=(cksum>>16)+(cksum&0xffff);
   cksum+=(cksum>>16);
   return (USHORT)(~cksum);
}

void decode_resp(char *buf,int bytes,struct sockaddr_in *from)
{
   IpHeader *iphdr;
   IcmpHeader *icmphdr;
   unsigned short iphdrlen;
   iphdr=(IpHeader *)buf;
   iphdrlen=iphdr->hdr_len*4;//IP报头的长度
   icmphdr=(IcmpHeader*)(buf+iphdrlen);
   if(icmphdr->i_id==(USHORT)GetCurrentThreadId())//判断是否是目的端发回的消息
       return;
   printf("IP %s正在使用中！",inet_ntoa(from->sin_addr));
}

0 0