用C语言实现ping命令
文章目录
- 前言
- 代码学习
- 完整代码
- Demo演示❤
前言
最近在跟着小菜学编程温习网络方面的知识，正好看了其中一章《用C语言实现ping命令》，觉得蛮有意思的，还能更进一步加深网络方面的理解。因此就当学习随手记录了一下，并对Demo部分给出了注解。
代码学习
该代码共有以下函数组成，建议阅读顺序：main->send_echo_request->recv_echo_reply->ping
icmp_echo 结构体
icmp_echo结构体用于封装ICMP报文。ICMP报文格式如下：
//定义ICMP报文结构体
struct __attribute__((__packed__)) icmp_echo {
// header
uint8_t type; //类型
uint8_t code; //代码
uint16_t checksum;//校验和
uint16_t ident;//标识符
uint16_t seq; //符号
// data
double sending_ts;//发送时间
char magic[MAGIC_LEN]; //字符串
};
/*
__attrubte__ ((packed)) 的作用就是告诉编译器取消结构在编译过程中的优化对齐,按照实际占用字节数进行对齐
*/
send_echo_request函数
send_echo_request的作用是发送回显请求。简单来说，就是定义ICMP报文，然后发送到目的地址去。编程发起网络通信，离不开套接字，收发 ICMP 报文当然也不例外。
具体解释看注释部分。
//发送回显请求
int send_echo_request(int sock, struct sockaddr_in* addr, int ident, int seq) {
// allocate memory for icmp packet
// 定义ICMP报文
struct icmp_echo icmp;
bzero(&icmp, sizeof(icmp));
// fill header files
//定义头部数据
icmp.type = 8;
icmp.code = 0;
icmp.ident = htons(ident);
icmp.seq = htons(seq);
// fill magic string
//字符串拷贝
strncpy(icmp.magic, MAGIC, MAGIC_LEN);
// fill sending timestamp
//获取时间戳
icmp.sending_ts = get_timestamp();
// calculate and fill checksum
// 计算校验和
icmp.checksum = htons(
calculate_checksum((unsigned char*)&icmp, sizeof(icmp))
);
// send it
/*
sendto() 用来将数据由指定的 socket 传给对方主机
参数1：socket文件描述符
参数2：发送数据的首地址
参数3：数据长度
参数4：默认方式发送
参数5：存放目的主机的IP和端口信息
参数6: 参数5的长度
*/
int bytes = sendto(sock, &icmp, sizeof(icmp), 0,(struct sockaddr*)addr, sizeof(*addr));
if (bytes == -1) {
return -1;
}
return 0;
}
recv_echo_reply函数
recv_echo_reply函数主要实现使用recv_echo_reply接收ICMP回显应答报文。
//实现recv_echo_reply用于接收ICMP回显应答报文
int recv_echo_reply(int sock, int ident) {
// allocate buffer
//定义缓冲区
unsigned char buffer[IP_BUFFER_SIZE];
//sockaddr_in 结构体
struct sockaddr_in peer_addr;
// receive another packet
int addr_len = sizeof(peer_addr);
/*
recvfrom()本函数用于从（已连接）套接口上接收数据，并捕获数据发送源的地址
s：标识一个已连接套接口的描述字。
buf：接收数据缓冲区。
len：缓冲区长度。
flags：调用操作方式。
from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。
fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。
*/
int bytes = recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0,
(struct sockaddr*)&peer_addr, &addr_len);
if (bytes == -1) {
// normal return when timeout
if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
return 0;
}
return -1;
}
//IP头部长度
int ip_header_len = (buffer[0] & 0xf) << 2;
// find icmp packet in ip packet
//从 IP 报文中取出 ICMP 报文
struct icmp_echo* icmp = (struct icmp_echo*)(buffer + ip_header_len);
// check type
if (icmp->type != 0 || icmp->code != 0) {
return 0;
}
// match identifier
//ntohs()是一个函数名，作用是将一个16位数由网络字节顺序转换为主机字节顺序
if (ntohs(icmp->ident) != ident) {
return 0;
}
// print info
printf("%s seq=%-5d %8.2fms\n",
inet_ntoa(peer_addr.sin_addr),
ntohs(icmp->seq),
(get_timestamp() - icmp->sending_ts) * 1000
);
return 0;
}
ping函数
int ping(const char *ip) {
//存储目标地址
// for store destination address
struct sockaddr_in addr;
//清空信息·
bzero(&addr, sizeof(addr));
//设置地址和端口号
// fill address, set port to 0
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = 0;
//inet_aton是一个计算机函数，功能是将一个字符串IP地址转换为一个32位的网络序列IP地址。
if (inet_aton(ip, (struct in_addr*)&addr.sin_addr.s_addr) == 0) {
fprintf(stderr, "bad ip address: %s\n", ip);
return -1;
};
// create raw socket for icmp protocol
//创建一个原始套接字，协议类型为 IPPROTO_ICMP
int sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
if (sock == -1) {
perror("create raw socket");
return -1;
}
//设置套接字时限
// set socket timeout option
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 0;
tv.tv_usec = RECV_TIMEOUT_USEC;
int ret = setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv));
if (ret == -1) {
perror("set socket option");
close(s);
return -1;
}
double next_ts = get_timestamp();
int ident = getpid();//取得进程识别码
int seq = 1;
//循环发送和接收ICMP
for (;;) {
// time to send another packet
double current_ts = get_timestamp();
if (current_ts >= next_ts) {
// send it
ret = send_echo_request(sock, &addr, ident, seq);
if (ret == -1) {
perror("Send failed");
}
// update next sendint timestamp to one second later
next_ts = current_ts + 1;
// increase sequence number
seq += 1;
}
// try to receive and print reply
ret = recv_echo_reply(sock, ident);
if (ret == -1) {
perror("Receive failed");
}
}
close(s);
return 0;
}
calculate_checksum函数：这个函数是用于计算校验和，具体算法请百度。
完整代码
#include Demo演示❤
注意：由于直接编译无法通过，会报下面的错误。
(base) user@ubuntu:~/Desktop/HTTP/studyFork$ gcc a.c -o a
a.c: In function ‘ping’:
a.c:171:15: error: ‘s’ undeclared (first use in this function)
close(s);
^
a.c:171:15: note: each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in
这里，笔者索性就先将两处出现close(s)的语句先注释掉，然后就可以跑通了。
(base) user@ubuntu:~/Desktop/HTTP/studyFork$ vim a.c
(base) user@ubuntu:~/Desktop/HTTP/studyFork$ gcc a.c -o a
(base) user@ubuntu:~/Desktop/HTTP/studyFork$ ./a 8.8.8.8
create raw socket: Operation not permitted
(base) user@ubuntu:~/Desktop/HTTP/studyFork$ sudo ./a 8.8.8.8
[sudo] password for user:
8.8.8.8 seq=1 46.23ms
8.8.8.8 seq=2 45.65ms
8.8.8.8 seq=3 46.09ms
8.8.8.8 seq=4 45.45ms
8.8.8.8 seq=5 45.49ms
8.8.8.8 seq=6 45.27ms
参考资料
https://fasionchan.com/network/icmp/ping-c/
https://blog.csdn.net/qq_33724710/article/details/51576444