1、滁 州 学 院课 程 设 计 报 告课程名称： 计算机网络课程设计 设计题目： ping 程序的设计与实现 系 别： 计算机与信息工程学院 专 业： 计算科学与技术 组 别： 第五小组 起止日期: 2011 年 12 月 1 日2011 年 12 月 8 日 指导教师: 计算机科学与技术系二一一年制课程设计题目 Ping 程序的设计与实现组长 学号 2011220125 班级 计专（2）班系别 计算机与信息工程学院 专业 计算机科学与技术组员指导教师课程设计目的通过设计 Ping 程序，理解 Ping 程序的实现原理，并初步讲解了 c 语言网络编程技术。本章涉及很多网络编程函数和编程技巧，包括
2、库文件的导入；winsock 的初始化、注销；socket 的创建、关闭；设置 socket 选项；根据主机名获取 IP 地址； 从堆中分配一定数量的空间、释放从堆中分配的空间；数据报的发送；数据报的接等。课程设计所需环境 WindowsXP+Visual C+6.0课程设计任务要求 实现 ping 的基本功能，实现 ping -t课程设计工作进度计划序号 起止日期 工 作 内 容 分工情况01 2011-12-12011-12-2展开思路讨论工作并搜集相关资料02 2011-12-32011-12-6具体制作，编写相关代码，制作相关窗口并实现，美化界面。03 2011-12-72011-12
3、-8编写并完成课程设计报告指导教师签字： 年 月 日课程设计任务书一Ping 程序运行原理在网络层， 除了 IP 协议之外， 还有一些控制协议， 如 ICMP， ARP, DHCP 等。1. ping 的基础知识原始套接字原始套接字是允许访问底层传输协议的一种套接字类型。使用原始套接字操作 IP 数据报， 可以进行路由跟踪， Ping 等。另外， 使用原始套接字需要知道许多下层协议结构的知识，所以下面讨论 ICMP,IP, UDP, TCP 格式。原始套接字有两种类型， 第一种类型是在 IP 头种使用预定义的协议， 如 ICMP；第二种类型是在 IP 头种使用自定义的协议。下面使用创建原始套接
4、字的方法。创建套接字的函数是 socket()或者 WSASocket(),只不过要将套接字类型指定为SOCK_RAW,代码如下：SOCKET sraw = :socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);创建原始套接字时 socket 函数的第三个参数 protocol 值将成为 IP 头中得协议域的值。IPPROTO_ICMP 指定要使用 ICMP。原始套解释提供管理下层传输的能力。他们可能会被恶意利用， 因此， 仅Administrator 组的成员能够创建 SOCK_RAW 类型的套接字。 任何人在 Windows NT 下都可以创建原始套接字，但是没
5、有 Administrator 权限的人不能用它来做任何事情， 因为bind 函数将会失败， 出错码 WSAEACCES.在上面的套接字创建代码种，我们使用 ICMP,也可以使用 IIGMP, UDP, IP 或者原始 IP,对应的宏定义分别是 IPPROTO_IGMP, IPROTO_UDP, IPPROTO_IP 或者 IPPROTO_RAW。其中协议标志 IPPROTO_UDP, IPPROTO_IP, 和 IPPROTO_RAW 需要启动 IP_HDRINCL选项。使用恰当的协议标志创建原始套接字之后，便可以在发送和接受调用种使用此套接字句柄了。无论 IP_HDRINCL 选项是否设置
6、， 在原始套接字上接收到的数据种都会将包含IP 头。2. ICMP 协议与校验和的计算互联网上得操作由路由器紧紧地监控着。当有异常饭送时候，具体事件通过 ICMP 报道，如目的不可到达，TTL 超时等。这个协议也用来测试互联网。每个 ICMP 消息都封装在 IP 封包中， 所以使用 IP 寻址，教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日ICMP 消息的格式如下：首 8 位表示 ICMP 的类型，通常可以分为请求消息和错误报告消息两类。接下来的八位表示 ICMP 代码，这个域进一步定义了请求或者是消息的类型。接下来八位表示 icmp 的校验和。它提供了 ICMP 头和他的实际数据。3.校验和的
7、计算发送 ICMP 报文时， 必须由程序自己计算校验和，并将它填入 ICMP 头部的对应域中。校验和的计算方法是：将数据以资为单位累加到一个双字中，如果数据长度为奇数，最后一个字节将被扩展到字， 累加的结果是一个双字，最后将这个双字的高 16bit 和低 16bit相加后取反，便得到了校验和。u_short checksum(u_short *buffer, int len)register int nleft = len;register u_short *w = buffer;register u_short answer;register int sum = 0;/使用 32 位累加器,
8、进行 16 位的反馈计算while ( nleft 1 )sum += *w+;nleft -= 2;/补全奇数位if ( nleft = 1 )u_short u = 0;*(u_char *)(sum += u;/将反馈的 16 位从高位移到低位sum = (sum 16) + (sum sum += (sum 16);answer = sum;return (answer);3.Ping 程序设计思路：要实现 ping 程序，需要实现以下步骤：（1） 创建协议类型为 IPPROTO_ICMP 的原始套接字，设置套接字属性。（2） 创建并初始化 ICMP 封包。（3） 调用 sendto
9、函数向远程主机发送 ICMP 请求。（4） 调用 recfrom 函数接受 ICMP 响应。初始化 ICMP 头时先初始化消息类型和代码域， 之后是回显请求头。程序首先定义了ICMP 头的数据结构 IMCP_HDR.。ICMP_HDR 的定义如下：typedef struct _ICMPHeaderu_char Type; /类型u_char Code; /代码u_short Checksum; /首部校验和u_short ID; /标识u_short Seq; /序列号char Data; /数据ICMPHDR, *PICMPHDR;4.编程时，需要用到一些 windows 函数,说明如下：
10、(1).int WSAStartup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData);函数说明：为了在应用程序当中调用任何一个 Winsock API 函数，首先第一件事情就是必须通过WSAStartup 函数完成对 Winsock 服务的初始化，因此需要调用 WSAStartup 函数。使用Socket 的程序在使用 Socket 之前必须调用 WSAStartup 函数。该函数的第一个参数指明程序请求使用的 Socket 版本，其中高位字节指明副版本、低位字节指明主版本；操作系统利用第二个参数返回请求的 Socket 的版本信息。当一个应用程序调用W
11、SAStartup 函数时，操作系统根据请求的 Socket 版本来搜索相应的 Socket 库，然后绑定找到的 Socket 库到该应用程序中。以后应用程序就可以调用所请求的 Socket 库中的其它 Socket 函数了。(2).SOCKET socket( int af, int type, int protocol ); 函数说明：应用程序调用 socket 函数来创建一个能够进行网络通信的套接字。 第一个参数指定应用程序使用的通信协议的协议族，对于 TCP/IP 协议族，该参数置AF_INET; 第二个参数指定要创建的套接字类型，流套接字类型为 SOCK_STREAM、数据报套接字类
12、型为 SOCK_DGRAM、原始套接字 SOCK_RAW(WinSock 接口并不适用某种特定的协议去封装它，而是由程序自行处理数据包以及协议首部)； 第三个参数指定应用程序所使用的通信协议。(3).int sendto( SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR *to, int tolen);函 数 说 明 ：返 回 值 ： 实 际 发 送 数 据 的 长 度 。 parameter : s 套 接 字 buff 待 发 送 数 据 的 缓 冲 区 size 缓 冲 区 长 度
13、Flags 调 用 方 式 标 志 位 , 一 般 为 0, 改 变 Flags， 将 会 改 变 Sendto 发送 的 形 式 addr （ 可 选 ） 指 针 ， 指 向 目 的 套 接 字 的 地 址 len addr 所 指 地 址 的 长 度(4)int recvfrom(SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr FAR *from, int FAR *fromlen );函 数 说 明 :recvfrom( )用 来 接 收 远 程 主 机 经 指 定 的 socket 传 来 的 数 据 ,并 把
14、数 据传 到 由 参 数 buf 指 向 的 内 存 空 间 ,参 数 len 为 可 接 收 数 据 的 最 大 长 度 .参 数 flags 一 般 设0,其 他 数 值 定 义 参 考 recv().参 数 from 用 来 指 定 欲 传 送 的 网 络 地 址 ,结 构 sockaddr 请 参考 bind()函 数 .参 数 fromlen 为 sockaddr 的 结 构 长 度 .二程序的流程图和源码Ping 程序的设计与实现大致可分为四个模块（见图 1-1） ，分别是：初始化模块、功能控制模块、ping 模块、mian 测试模块。Ping 程序的设计与实现初始化模块功能控制模
15、块Ping模块main 测试模块图 1-11.初始化模块：该模块用于定义及初始化各个全局变量，为 winsock 加载 winsock 体。（见图 1-2）主要包括定义 IP 首部格式、定义 ICMP 首部格式、定义 ICMP 回应请求、定义 ICMP 回应答复。初始化模块定义IP首部格式定义ICMP 首部格式定义ICMP 回应请求定义ICMP 回应答复图 1-22.功能控制模块：该模块是被其他模块调用，其功能包括计算校验和、发送回应请求函数、接收应答回复并进行解析、等待回应答复（主是要 select 模型） 。 （见图 1-3，1-4，1-5,1-6）计算校验和函数源码：否 (将反馈的 16
16、 位从高位移到低位 )是(使用 32 位累加器,进行 16 位的反馈计算 )Checksum()开始定义初始化一些变量Nleft1sum += *w+;nleft -= 2;Nleft=1是(补全奇数位)sum += u;sum = (sum 16) + (sum sum += (sum 16);answer = sum;返回 answer结束图 1-3是SendEchoRequest()开始定义初始化一些变量填充要发送的数据存储发送的时间计算回应请求的校验和发送回应请求返回 nRet调用发送错误函数结束图 1-4图 1-6图 1-53.Ping 模块功能模块：该模块是本程序的核心模块，调用其他模块实现其功能，进而实现 Ping 的功能。是RecvEchoReply ()开始定义初始化一些变量接收应答回复检验接收结果返回应答时间调用发送错误函数结束WaitForEchoReply ()开始定义初始化一些变量返回 timeout结束
