linux下Ping工具的C語言實現
阿新 • • 發佈：2018-12-25
前言：
ping命令是用來檢視網路上另一個主機系統的網路連線是否正常的一個工具
ping命令的工作原理是：向網路上的另一個主機系統傳送ICMP報文，如果指定系統得到了報文，它將把報文一模一樣地傳回給傳送者
ping實現的九大步驟：
第一步：建立icmp套接字使用getprotobyname得到icmp協議
第二步：將root許可權還給作業系統使用setuid(getuid)
第三步：擴充socket緩衝區，防止ping到廣播地址時溢位50K
第四步：得到ip地址，gethostbyname() ---->得到的ip地址用來sendpack時作為目的地址
第五步：geipid() ---->得到icmp的id用來判斷recvfrom時的訊息是否傳送給我的
第六部：sendpacket-->sendto->pack--->icmp_data,icmp_type,icmp_code,icmp_seq,icmp_id,呼叫檢驗和演算法，檢驗檢驗碼
第七部：recvpacket-->recvfrom->unpack--->ip地址，icmp地址接收到的是ip地址的首地址，讓ip_hl*4,然後讓icmp地址右移len位，跳過ip首地址（struct icmp*）(buf+iphdrlen),然後判斷是否是傳給我的，以及是否是reply訊號(icmp->icmp_type==ICMP_ECHOREPLY) && (icmp->icmp_id==pid)，列印相關資訊，byte、address、seq、ttl、rtt
第八步：統計資料
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <netinet/ip.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/time.h> #include <signal.h> #include <sys/stat.h> #include <netdb.h> #include <setjmp.h> #include <netinet/ip_icmp.h> #define PACKET_SIZE 4096 #define MAX_WAIT_TIME 5 #define MAX_NO_PACKETS 3 char sendpacket[PACKET_SIZE]; char recvpacket[PACKET_SIZE]; int sockfd,datalen=56; int nsend=0,nreceived=0; struct sockaddr_in dest_addr; pid_t pid; struct sockaddr_in from; struct timeval tvrecv; void statistics(int signo); unsigned short cal_chksum(unsigned short *addr,int len); int pack(int pack_no); void send_packet(void); void recv_packet(void); int unpack(char *buf,int len); void tv_sub(struct timeval *out,struct timeval *in); void statistics(int signo) { printf("\n--------------------PING statistics-------------------\n"); printf("%d packets transmitted, %d received , %%%d lost\n",nsend,nreceived,(nsend-nreceived)/nsend*100); close(sockfd); exit(1); } /*校驗和演算法*/ unsigned short cal_chksum(unsigned short *addr,int len) { int nleft=len; int sum=0; unsigned short *w=addr; unsigned short answer=0; /*把ICMP報頭二進位制資料以2位元組為單位累加起來*/ while(nleft>1) { sum+=*w++; nleft-=2; } /*若ICMP報頭為奇數個位元組，會剩下最後一位元組。把最後一個位元組視為一個2位元組資料的高位元組，這個2位元組資料的低位元組為0，繼續累加*/ if( nleft==1) { *(unsigned char *)(&answer)=*(unsigned char *)w; sum+=answer; } sum=(sum>>16)+(sum&0xffff); sum+=(sum>>16); answer=~sum; return answer; } /*設定ICMP報頭*/ int pack(int pack_no) { int i,packsize; struct icmp *icmp; struct timeval *tval; icmp=(struct icmp*)sendpacket; icmp->icmp_type=ICMP_ECHO; icmp->icmp_code=0; icmp->icmp_cksum=0; icmp->icmp_seq=pack_no; icmp->icmp_id=pid; packsize=8+datalen; tval= (struct timeval *)icmp->icmp_data; gettimeofday(tval,NULL); /*記錄傳送時間*/ icmp->icmp_cksum=cal_chksum( (unsigned short *)icmp,packsize); /*校驗演算法*/ return packsize; } /*傳送三個ICMP報文*/ void send_packet() { int packetsize; while( nsend< MAX_NO_PACKETS ){ nsend++; packetsize=pack(nsend); /*設定ICMP報頭*/ if( sendto(sockfd,sendpacket,packetsize,0, (struct sockaddr *)&dest_addr,sizeof(dest_addr) )<0 ) { perror("sendto error"); continue; } sleep(1); /*每隔一秒傳送一個ICMP報文*/ } } /*接收所有ICMP報文*/ void recv_packet() { int n,fromlen; extern int errno; signal(SIGALRM,statistics); fromlen=sizeof(from); while( nreceived < nsend){ alarm(MAX_WAIT_TIME); if( (n=recvfrom(sockfd,recvpacket,sizeof(recvpacket),0, (struct sockaddr *)&from,&fromlen)) <0) { if(errno==EINTR)continue; perror("recvfrom error"); continue; } gettimeofday(&tvrecv,NULL); /*記錄接收時間*/ if(unpack(recvpacket,n)==-1) continue; nreceived++; } } /*剝去ICMP報頭*/ int unpack(char *buf,int len) { int i,iphdrlen; struct ip *ip; struct icmp *icmp; struct timeval *tvsend; double rtt; ip=(struct ip *)buf; iphdrlen=ip->ip_hl<<2; /*求ip報頭長度,即ip報頭的長度標誌乘4*/ icmp=(struct icmp *)(buf+iphdrlen); /*越過ip報頭,指向ICMP報頭*/ len-=iphdrlen; /*ICMP報頭及ICMP資料報的總長度*/ if( len<8) /*小於ICMP報頭長度則不合理*/ { printf("ICMP packets\'s length is less than 8\n"); return -1; } /*確保所接收的是我所發的的ICMP的迴應*/ if( (icmp->icmp_type==ICMP_ECHOREPLY) && (icmp->icmp_id==pid) ) { tvsend=(struct timeval *)icmp->icmp_data; tv_sub(&tvrecv,tvsend); /*接收和傳送的時間差*/ rtt=tvrecv.tv_sec*1000+tvrecv.tv_usec/1000; /*以毫秒為單位計算rtt*/ /*顯示相關資訊*/ printf("%d byte from %s: icmp_seq=%u ttl=%d rtt=%.3f ms\n",len,inet_ntoa(from.sin_addr),icmp->icmp_seq,ip->ip_ttl,rtt); } else return -1; } int main(int argc,char *argv[]) { struct hostent *host; struct protoent *protocol; unsigned long inaddr=0l; int waittime=MAX_WAIT_TIME; int size=50*1024; if(argc<2) { printf("usage:%s hostname/IP address\n",argv[0]); exit(1); } if( (protocol=getprotobyname("icmp") )==NULL) { perror("getprotobyname"); exit(1); } /*生成使用ICMP的原始套接字,這種套接字只有root才能生成*/ if( (sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,protocol->p_proto) )<0) { perror("socket error"); exit(1); } /* 回收root許可權,設定當前使用者許可權*/ setuid(getuid()); /*擴大套接字接收緩衝區到50K這樣做主要為了減小接收緩衝區溢位的 的可能性,若無意中ping一個廣播地址或多播地址,將會引來大量應答*/ setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,&size,sizeof(size) ); bzero(&dest_addr,sizeof(dest_addr)); dest_addr.sin_family=AF_INET; /*判斷是主機名還是ip地址*/ if( inaddr=inet_addr(argv[1])==INADDR_NONE) { if((host=gethostbyname(argv[1]) )==NULL) /*是主機名*/ { perror("gethostbyname error"); exit(1); } memcpy( (char *)&dest_addr.sin_addr,(char*)host->h_addr,host->h_length); } else /*是ip地址*/ memcpy( (char *)&dest_addr,(char *)&inaddr,host->h_length); /*獲取main的程序id,用於設定ICMP的標誌符*/ pid=getpid(); printf("PING %s(%s): %d bytes data in ICMP packets.\n",argv[1], inet_ntoa(dest_addr.sin_addr),datalen); send_packet(); /*傳送所有ICMP報文*/ recv_packet(); /*接收所有ICMP報文*/ statistics(SIGALRM); /*進行統計*/ return 0; } /*兩個timeval結構相減*/ void tv_sub(struct timeval *out,struct timeval *in) { if( (out->tv_usec-=in->tv_usec)<0) { --out->tv_sec; out->tv_usec+=1000000; } out->tv_sec-=in->tv_sec; }
仍然需要注意許可權的問題，按照如下方式編譯：
sudo gcc myping.c -o myping
sudo chmod u+s myping
./myping www.163.com