在linux中用C语言实现ping命令

运用C语言编写模拟常用网络命令ping命令实现一个基于linux原始套接字和ICMP协议的ping程序。该程序能用于检测主机或路由器工作是否正常。

程序中主要的函数

void alarm_handler(int); /*SIGALRM处理程序*/

void int_handler(int); /*SIGINT处理程序*/

void set_sighandler(); /*设置信号处理程序*/

void send_ping(); /*发送ping消息*/

void recv_reply(); /*接收ping应答*/

u16 checksum(u8 *buf, int len); /*计算校验和*/

int handle_pkt(); /*ICMP应答消息处理*/

void get_statistics(int, int); /*统计ping命令的检测结果*/

void bail(const char *); /*错误报告*/

ping.h文件：

/******************************************************************************** *      Copyright:  (C) 2016 Yang Zheng<[e-mail]> *                  All rights reserved. * *       Filename:  ping.h *    Description:  This head file  * *        Version:  1.0.0(01/22/2016~) *         Author:  Yang Zheng <[e-mail]> *      ChangeLog:  1, Release initial version on "01/22/2016 04:51:41 PM" *                  ********************************************************************************/</span>#define ICMP_ECHOREPLY 0 /* Echo应答*/  #define ICMP_ECHO   /*Echo请求*/    #define BUFSIZE 1500    /*发送缓存最大值*/  #define DEFAULT_LEN 56  /**ping消息数据默认大小/    /*数据类型别名*/  typedef unsigned char u8;  typedef unsigned short u16;  typedef unsigned int u32;    /*ICMP消息头部*/  struct icmphdr {      u8 type;     /*定义消息类型*/      u8 code;    /*定义消息代码*/      u16 checksum;   /*定义校验*/      union{          struct{          u16 id;          u16 sequence;      }echo;      u32 gateway;      struct{          u16 unsed;          u16 mtu;      }frag; /*pmtu实现*/      }un;    /*ICMP数据占位符*/      u8 data[0];  #define icmp_id un.echo.id  #define icmp_seq un.echo.sequence  };  #define ICMP_HSIZE sizeof(struct icmphdr)  /*定义一个IP消息头部结构体*/  struct iphdr {      u8 hlen:4, ver:4;   /*定义4位首部长度，和IP版本号为IPV4*/      u8 tos;/*8位服务类型TOS*/      u16 tot_len;/*16位总长度*/      u16 id;/*16位标志位*/      u16 frag_off;/*3位标志位*/      u8 ttl;/*8位生存周期*/      u8 protocol;/*8位协议*/      u16 check;/*16位IP首部校验和*/      u32 saddr;/*32位源IP地址*/      u32 daddr;/*32位目的IP地址*/  };    char *hostname;/*被ping的主机名*/  int datalen = DEFAULT_LEN;  /*ICMP消息携带的数据长度*/  char sendbuf[BUFSIZE];      /*发送字符串数组*/   char recvbuf[BUFSIZE];      /*接收字符串数组*/  int nsent;/*发送的ICMP消息序号*/  int nrecv;/*接收的ICMP消息序号*/  pid_t pid;/*ping程序的进程PID*/  struct timeval recvtime;    /*收到ICMP应答的时间戳*/  int sockfd;/*发送和接收原始套接字*/  struct sockaddr_in dest;    /*被ping的主机IP*/  struct sockaddr_in from;    /*发送ping应答消息的主机IP*/  struct sigaction act_alarm;  struct sigaction act_int;    /*函数原型*/  void alarm_handler(int);/*SIGALRM处理程序*/  void int_handler(int);/*SIGINT处理程序*/  void set_sighandler();/*设置信号处理程序*/  void send_ping();/*发送ping消息*/  void recv_reply();/*接收ping应答*/  u16 checksum(u8 *buf, int len); /*计算校验和*/  int handle_pkt();/*ICMP应答消息处理*/  void get_statistics(int, int);  /*统计ping命令的检测结果*/  void bail(const char *);/*错误报告*/

ping.c文件：

/********************************************************************************* *      Copyright:  (C) 2016 Yang Zheng<[e-mail]>   *                  All rights reserved. * *       Filename:  ping.c *    Description:  This file  *                  *        Version:  1.0.0(01/22/2016~) *         Author:  Yang Zheng <[e-mail]> *      ChangeLog:  1, Release initial version on "01/22/2016 04:51:12 PM" *                  ********************************************************************************/</span>#include<stdio.h>  #include<stdlib.h>  #include<sys/time.h>  /*是Linux系统的日期时间头文件*/  #include<unistd.h>    /*　是POSIX标准定义的unix类系统定义符号常量的头文件，包含了许多UNIX系统服务的函数原型，例如read函数、write函数和getpid函数*/  #include<string.h>  #include<sys/socket.h>    /*对与引用socket函数必须*/  #include<sys/types.h>  #include<netdb.h> /*定义了与网络有关的结构，变量类型，宏，函数。函数gethostbyname()用*/  #include<errno.h> /*sys/types.h中文名称为基本系统数据类型*/  #include<arpa/inet.h> /*inet_ntoa()和inet_addr()这两个函数，包含在 arpa/inet.h*/  #include<signal.h>    /*进程对信号进行处理*/  #include<netinet/in.h>    /*互联网地址族*/    #include"ping.h"  #define IP_HSIZE sizeof(struct iphdr)   /*定义IP_HSIZE为ip头部长度*/  #define IPVERSION  4   /*定义IPVERSION为4，指出用ipv4*/  /*设置的时间是一个结构体，倒计时设置，重复倒时，超时值设为1秒*/  struct itimerval val_alarm = {.it_interval.tv_sec = 1,      .it_interval.tv_usec = 0,  .it_value.tv_sec = 0,  .it_value.tv_usec = 1  };  /*argc表示隐形程序命令行中参数的数目，argv是一个指向字符串数组指针，其中每一个字符对应一个参数*/int main(int argc,char **argv)  {  struct hostent*host; /*该结构体属于include<netdb.h>*/       inton = 1;        if( argc < 2)/*判断是否输入了地址*/ {       printf("Usage: %s hostname\n",argv[0]);  exit(1);      }  /*gethostbyname()返回对应于给定主机名的包含主机名字和地址信息的结构指针,*/     //if((host = getaddrinfo(argv[1])) == NULL)    if((host = gethostbyname(argv[1])) == NULL){     printf("usage:%s hostname/IP address\n", argv[0]);exit(1);      }        hostname = argv[1];/*取出地址名*/    memset(&dest,0,sizeof dest);/*将dest中前sizeof(dest)个字节替换为0并返回s,此处为初始化,给最大内存清零*/  dest.sin_family=PF_INET;/*PF_INET为IPV4，internet协议，在<netinet/in.h>中，地址族*/   dest.sin_port=ntohs(0);/*端口号,ntohs()返回一个以主机字节顺序表达的数。*/  dest.sin_addr=*(struct in_addr *)host->h_addr_list[0];/*host->h_addr_list[0]是地址的指针.返回IP地址，初始化*/  /*PF_INEI套接字协议族，SOCK_RAW套接字类型，IPPROTO_ICMP使用协议，调用socket函数来创建一个能够进行网络通信的套接字。这里判断是否创建成功*/ if((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP)) < 0){  perror("RAW socket created error");  exit(1);      }  /*设置当前套接字选项特定属性值，sockfd套接字，IPPROTO_IP协议层为IP层，IP_HDRINCL套接字选项条目，套接字接收缓冲区指针，sizeof(on)缓冲区长度的长度*/     setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &on, sizeof(on));   /*getuid()函数返回一个调用程序的真实用户ID,setuid()是让普通用户可以以root用户的角色运行只有root帐号才能运行的程序或命令。*/ setuid(getuid()); pid = getpid(); /*getpid函数用来取得目前进程的进程识别码*/    set_sighandler();/*对信号处理*/  printf("Ping %s(%s): %d bytes data in ICMP packets.\n", argv[1], inet_ntoa(dest.sin_addr), datalen);    if((setitimer(ITIMER_REAL, &val_alarm, NULL)) == -1) /*定时函数*/  {        bail("setitimer fails.");  }      recv_reply(); /*接收ping应答*/    return 0;  }  /*发送ping消息*/  void send_ping(void)  {      struct iphdr*ip_hdr;   /*iphdr为IP头部结构体*/      struct icmphdr*icmp_hdr;   /*icmphdr为ICMP头部结构体*/      intlen;      intlen1;  /*ip头部结构体变量初始化*/      ip_hdr=(struct iphdr *)sendbuf; /*字符串指针*/         ip_hdr->hlen=sizeof(struct iphdr)>>2;  /*头部长度*/      ip_hdr->ver=IPVERSION;   /*版本*/      ip_hdr->tos=0;   /*服务类型*/      ip_hdr->tot_len=IP_HSIZE+ICMP_HSIZE+datalen; /*报文头部加数据的总长度*/      ip_hdr->id=0;    /*初始化报文标识*/      ip_hdr->frag_off=0;  /*设置flag标记为0*/      ip_hdr->protocol=IPPROTO_ICMP;/*运用的协议为ICMP协议*/      ip_hdr->ttl=255; /*一个封包在网络上可以存活的时间*/      ip_hdr->daddr=dest.sin_addr.s_addr;  /*目的地址*/      len1=ip_hdr->hlen<<2;  /*ip数据长度*/      /*ICMP头部结构体变量初始化*/      icmp_hdr=(struct icmphdr *)(sendbuf+len1);  /*字符串指针*/      icmp_hdr->type=8;    /*初始化ICMP消息类型type*/      icmp_hdr->code=0;    /*初始化消息代码code*/      icmp_hdr->icmp_id=pid;   /*把进程标识码初始给icmp_id*/      icmp_hdr->icmp_seq=nsent++;  /*发送的ICMP消息序号赋值给icmp序号*/          memset(icmp_hdr->data,0xff,datalen);  /*将datalen中前datalen个字节替换为0xff并返回icmp_hdr-dat*/          gettimeofday((struct timeval *)icmp_hdr->data,NULL); /* 获取当前时间*/        len=ip_hdr->tot_len; /*报文总长度赋值给len变量*/      icmp_hdr->checksum=0;    /*初始化*/      icmp_hdr->checksum=checksum((u8 *)icmp_hdr,len);  /*计算校验和*/        sendto(sockfd,sendbuf,len,0,(struct sockaddr *)&dest,sizeof (dest)); /*经socket传送数据*/  }  /*接收程序发出的ping命令的应答*/  void recv_reply()  {  intn;  intlen;      interrno;        n = 0;nrecv = 0;      len = sizeof(from);   /*发送ping应答消息的主机IP*/        while(nrecv < 4){  /*经socket接收数据,如果正确接收返回接收到的字节数，失败返回0.*/if((n=recvfrom(sockfd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (struct sockaddr *)&from, &len))<0){   if(errno==EINTR)  /*EINTR表示信号中断*/  continue;              bail("recvfrom error");          }    gettimeofday(&recvtime, NULL);   /*记录收到应答的时间*/  if(handle_pkt())    /*接收到错误的ICMP应答信息*/  continue;  nrecv++;      }        get_statistics(nsent, nrecv);     /*统计ping命令的检测结果*/  }   /*计算校验和*/  u16 checksum(u8 *buf,int len)  {      u32 sum= 0;      u16 *cbuf;        cbuf = (u16 *)buf;        while(len > 1){  sum += *cbuf++;  len -= 2;      }        if(len){        sum += *(u8 *)cbuf;  }  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);  sum += (sum >> 16);  return ~sum;  }  /*ICMP应答消息处理*/  int handle_pkt()  {  struct iphdr*ip;      struct icmphdr*icmp;      intip_hlen;      u16ip_datalen; /*ip数据长度*/      doublertt; /* 往返时间*/      struct timeval*sendtime;        ip = (struct iphdr *)recvbuf;        ip_hlen = ip->hlen << 2;      ip_datalen = ntohs(ip->tot_len) - ip_hlen;        icmp = (struct icmphdr *)(recvbuf + ip_hlen);        if(checksum((u8 *)icmp, ip_datalen)) /*计算校验和*/         return -1;    if(icmp->icmp_id != pid)  return -1;  sendtime = (struct timeval *)icmp->data; /*发送时间*/  rtt = ((&recvtime)->tv_sec - sendtime->tv_sec) * 1000 + ((&recvtime)->tv_usec - sendtime->tv_usec)/1000.0; /* 往返时间*/  /*打印结果*/  printf("%d bytes from %s:icmp_seq=%u ttl=%d rtt=%.3f ms\n",  \ip_datalen,/*IP数据长度*/  inet_ntoa(from.sin_addr),   /*目的ip地址*/  icmp->icmp_seq,/*icmp报文序列号*/  ip->ttl,/*生存时间*/  rtt);/*往返时间*/  return 0;  }  /*设置信号处理程序*/  void set_sighandler()  {  act_alarm.sa_handler = alarm_handler;  /*sigaction()会依参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。参数signum指所要捕获信号或忽略的信号，&act代表新设置的信号共用体，NULL代表之前设置的信号处理结构体。这里判断对信号的处理是否成功。*/    if(sigaction(SIGALRM, &act_alarm, NULL) == -1)    {bail("SIGALRM handler setting fails.");  }  act_int.sa_handler = int_handler;      if(sigaction(SIGINT, &act_int, NULL) == -1)  {bail("SIGALRM handler setting fails.");  }}   /*统计ping命令的检测结果*/  void get_statistics(int nsent,int nrecv)  {      printf("--- %s ping statistics ---\n",inet_ntoa(dest.sin_addr)); /*将网络地址转换成“.”点隔的字符串格式。*/      printf("%d packets transmitted, %d received, %0.0f%% ""packet loss\n",  \nsent,nrecv,1.0*(nsent-nrecv)/nsent*100);  }  /*错误报告*/  void bail(const char * on_what)  {  /*:向指定的文件写入一个字符串（不写入字符串结束标记符‘\0’）。成功写入一个字符串后，文件的位置指针会自动后移，函数返回值为0；否则返回EOR(符号常量，其值为-1)。*/     fputs(strerror(errno),stderr);       fputs(":",stderr);      fputs(on_what,stderr);      fputc('\n',stderr); /*送一个字符到一个流中*/      exit(1);  }     /*SIGINT（中断信号）处理程序*/  void int_handler(int sig)  {      get_statistics(nsent,nrecv);    /*统计ping命令的检测结果*/      close(sockfd);  /*关闭网络套接字*/      exit(1);  }   /*SIGALRM（终止进程）处理程序*/  void alarm_handler(int signo)  {      send_ping();    /*发送ping消息*/    }<strong></strong>

运行结果：

# ./ping 192.168.1.1
Ping 192.168.1.1(192.168.1.1): 56 bytes data in ICMP packets.
64 bytes from 192.168.1.1:icmp_seq=0 ttl=64 rtt=113.510 ms
64 bytes from 192.168.1.1:icmp_seq=1 ttl=64 rtt=19.854 ms
--- 192.168.1.1 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss
 
# ./ping baidu.com
Ping baidu.com(220.181.57.217): 56 bytes data in ICMP packets.
64 bytes from 220.181.57.217:icmp_seq=0 ttl=50 rtt=44.679 ms
64 bytes from 220.181.57.217:icmp_seq=1 ttl=50 rtt=58.446 ms
64 bytes from 220.181.57.217:icmp_seq=2 ttl=50 rtt=47.933 ms
64 bytes from 220.181.57.217:icmp_seq=3 ttl=50 rtt=44.946 ms
--- 220.181.57.217 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss