C/C++：Winsock网络编程—ping命令的简单实现

￡神魔★判官ぃ 2022-04-14 04:56 912阅读 0赞

# Winsock网络编程—ping命令的简单实现 #

## 前言 ##

先声明 博主实现的是Windows平台的ping命令的简单实现，没有做域名解析，只能直接ping ip。我们要实现ping 肯定得先知道ping的实现原理，ping 发送的 ICMP报文。实际上的落脚点 就是**对 ICMP协议和IP协议 结构的学习** 以及 如何使用**Winsock API** 来实现**ICMP报文的组包和解包**。需要使用wireshark 抓包软件 配合学习，这样可以验证你分析的对不对。

## 网络协议基础知识 ##

### ip协议结构图： ###

1.  ping 中有显示 TTL 值，这个就是从ip头部中取得。
2.  ip头部的长度是从 IHL 中的值。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5NTQyNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### icmp协议结构图： ###

![在这里插入图片描述][20181124195941760.png]

类型和代码字段 所有情况如下，我们主要用的是 **请求回显 和 回显应答**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5NTQyNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 字节序问题 ###

只有当 数据类型长度超过1个字节是 才会出现字节序问题。

网络传输的字节序和本地存储的字节序 有可能是一样 也有可能不一样。

**网络字节序 是大端对齐模式**（低地址 放高字节，高地址 放低字节）。

本地字节序 就要分CPU架构了，一般**小型计算机 都是小端对齐模式**（低地址 放低字节，高地址 放高字节）。

### Winsock api 函数 ###

完成 icmp报文的发送和接受 使用的api 函数有：

1.  setsockopt

> https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/api/winsock2/nf-winsock2-setsockopt
> 
> int WSAAPI setsockopt(  
> SOCKET s,  
> int level, // 选项级别  
> int optname, // 选项名  
> const char \*optval, // 选项值  
> int optlen // 选项的长度  
> );

1.  sendto

> https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/api/winsock2/nf-winsock2-sendto
> 
> int WSAAPI sendto(  
> SOCKET s,  
> const char \*buf,  
> int len,  
> int flags, // 调用模式flag  
> const sockaddr \*to,  
> int tolen  
> );

1.  recvfrom

> https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/api/winsock/nf-winsock-recvfrom
> 
> int recvfrom(  
> SOCKET s,  
> char \*buf,  
> int len,  
> int flags,  
> sockaddr \*from, // 写出参数，为源地址  
> int \*fromlen  
> );

1.  u\_short ntohs(u\_short hostshort); 网络字节序 转本地字节序

## 实现效果 ##

先看下效果 再说  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5NTQyNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

和 wireshark 抓包数据对比  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5NTQyNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 实现代码 ##

一次ICMP 报文请求的核心代码

int ping(char *szDestIp)
    {
    	//printf("destIp = %s\n",szDestIp);
        int bRet = 1;
        
        WSADATA wsaData;
        int nTimeOut = 1000;//1s  
        char szBuff[ICMP_HEADER_SIZE + 32] = { 0 };
        icmp_header *pIcmp = (icmp_header *)szBuff;
        char icmp_data[32] = { 0 };
    
        WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
        // 创建原始套接字
        SOCKET s = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
        
        // 设置接收超时
        setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char const*)&nTimeOut, sizeof(nTimeOut));
    
        // 设置目的地址
        sockaddr_in dest_addr;
        dest_addr.sin_family = AF_INET;
        dest_addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(szDestIp);
        dest_addr.sin_port = htons(0);
    
        // 构造ICMP封包
        pIcmp->icmp_type = ICMP_ECHO_REQUEST;
        pIcmp->icmp_code = 0;
        pIcmp->icmp_id = (USHORT)::GetCurrentProcessId();
        pIcmp->icmp_sequence = 0;
        pIcmp->icmp_checksum = 0;
    
        // 填充数据，可以任意 
        memcpy((szBuff + ICMP_HEADER_SIZE), "abcdefghijklmnopqrstuvwabcdefghi", 32);
        
        // 计算校验和
        pIcmp->icmp_checksum = chsum((struct icmp_header *)szBuff, sizeof(szBuff));
    
        sockaddr_in from_addr;
        char szRecvBuff[1024];
        int nLen = sizeof(from_addr);
        int ret,flag = 0; 
    
    	DWORD  start = GetTickCount();
        ret = sendto(s, szBuff, sizeof(szBuff), 0, (SOCKADDR *)&dest_addr, sizeof(SOCKADDR));
        //printf("ret = %d ,errorCode:%d\n",ret ,WSAGetLastError() ); 
       
    	int i = 0; 
    	//这里一定要用while循环，因为recvfrom 会接受到很多报文，包括 发送出去的报文也会被收到！ 不信你可以用 wireshark 抓包查看，这个问题纠结来了一晚上 才猜想出来！ 
        while(1){
        	if(i++ > 5){// icmp报文 如果到不了目标主机，是不会返回报文，多尝试几次接受数据，如果都没收到 即请求失败 
        		flag = 1;
        		break;
    		}
        	memset(szRecvBuff,0,1024);
        	//printf("errorCode1:%d\n",WSAGetLastError() ); 
        	int ret = recvfrom(s, szRecvBuff, MAXBYTE, 0, (SOCKADDR *)&from_addr, &nLen);
        	//printf("errorCode2:%d\n",WSAGetLastError() ); 
        	//printf("ret=%d,%s\n",ret,inet_ntoa(from_addr.sin_addr)) ; 
        	//接受到 目标ip的 报文 
        	if( strcmp(inet_ntoa(from_addr.sin_addr),szDestIp) == 0)  {
        		respNum++;
        		break;
    		}
    	} 
    	
        
        	
    	DWORD  end = GetTickCount();
    	DWORD time = end -start; 
    	
    	if(flag){
    		printf("请求超时。\n");
    		return bRet;
    	}
    	sumTime += time;
    	if( minTime > time){
    		minTime = time;
    	}
    	if( maxTime < time){
    		maxTime = time;
    	}
    	
    	
    	
    	// Windows的原始套接字 开发，系统没有去掉IP协议头，需要程序自己处理。
    	// ip头部的第一个字节（只有1个字节不涉及大小端问题），前4位 表示 ip协议版本号，后4位 表示IP 头部长度(单位为4字节)
    	char ipInfo = szRecvBuff[0];
    	// ipv4头部的第9个字节为TTL的值
    	char ttl = szRecvBuff[8];
    	//printf("ipInfo = %x\n",ipInfo);
    	
    	
    	int ipVer = ipInfo >> 4;
    	int ipHeadLen = ((char)( ipInfo << 4) >> 4) * 4;
    	if( ipVer  == 4) {
    		//ipv4 
    		//printf("ipv4 len = %d\n",ipHeadLen);
    		// 跨过ip协议头，得到ICMP协议头的位置，不过是网络字节序。 
    		// 网络字节序 是大端模式 低地址 高位字节 高地址 低位字节。-> 转换为 本地字节序 小端模式 高地址高字节 低地址低字节   
    		icmp_header* icmp_rep = (icmp_header*)(szRecvBuff + ipHeadLen);
    		//由于校验和是 2个字节 涉及大小端问题，需要转换字节序 
    		unsigned short checksum_host = ntohs(icmp_rep->icmp_checksum);// 转主机字节序 和wireshark 抓取的报文做比较 
    			
    		//printf("type = %d ，checksum_host = %x\n",icmp_rep,checksum_host);
    
    		if(icmp_rep->icmp_type == 0){ //回显应答报文 
    			//来自 61.135.169.121 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=57
    			printf("来自 %s 的回复：字节=32 时间=%2dms TTL=%d checksum=0x%x \n", szDestIp, time, ttl, checksum_host);
    		} else{
    			bRet = 0;
    			printf("请求超时。type = %d\n",icmp_rep->icmp_type);
    		}	
    	}else{
    		// ipv6 icmpv6 和 icmpv4 不一样，要做对应的处理 
    		//printf("ipv6 len = %d\n",ipLen); 
    	} 
    	
        return bRet;
    }

## 代码下载 ##

就一个C文件 可以用IDE打开运行，需要链接 ws2\_32.lib 库。博主用的devc++，[完整工程代码下载][Link 1]，或者[Github最新代码][Github]。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5NTQyNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220414/102221722b0346cf83e44eb9a4efb45a.png
[20181124195941760.png]: /images/20220414/915976e899944e63be2693c39851b40c.png
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[Link 1]: https://download.csdn.net/download/qq_29542611/10805289
[Github]: https://github.com/licongxing/myping