linux中ping命令用法与实现原理

ping命令的一般格式为：
ping [-dfnqrRv][-c 发送次数][-i 间隔秒数][-I 网络界面][-l 前置载入][-p 范本样式][-s 数据包大小][-t 存活数值][主机名或IP地址]

参数说明：
-d 使用Socket的SO_DEBUG功能。
-f 极限检测。大量且快速地送网络封包给一台机器，看它的回应。
-n 只输出数值。
-q 不显示任何传送封包的信息，只显示最后的结果。
-r 忽略普通的Routing Table，直接将数据包送到远端主机上。通常是查看本机的网络接口是否有问题。
-R 记录路由过程。
-v 详细显示指令的执行过程。
-c 数目 在发送指定数目的包后停止。
-i 秒数 设定间隔几秒送一个网络封包给一台机器，预设值是一秒送一次。
-I 网络界面 使用指定的网络界面送出数据包。
-l 前置载入 设置在送出要求信息之前，先行发出的数据包。
-p 范本样式 设置填满数据包的范本样式。
-s 字节数 指定发送的数据字节数，预设值是56，加上8字节的ICMP头，一共是64ICMP数据字节。
-t 存活数值 设置存活数值TTL的大小。

:linux下的ping和windows下的ping稍有区别,linux下ping不会自动终止,需要按ctrl+c终止或者用参数-c指定要求完成的回应次数

linux下测试本机与目标主机连通性的命令是ping，这里主要讲解两个参数 –c 与 – i

其中 –c count 次数，也就是ping的次数

-i interval 间隔 ，每次ping之间的时间空格

介绍一下ping原理

ping程序实现

＠头文件common.h定义，包含程序中用到的头文件及公共变量、宏、常量、静态变量定义

#include
#include
#include

#include

#include
#include
#include

#include

#include
#include
#include

#include

#include

#define IP_HEAD_LEN 20
#define ICMP_LEN 8
#define BUFFER_SIZE 50 * 1024

/*
* 原始套接字的描述符，由于需要在信号处理器
* 和主程序中共享，所以定义为外部变量(全局)
*/
int ip_fd;

/*进程号*/
int p_id;

/*packet_len为IP包头和ICMP包头长度之和*/
extern int packet_len;

/*对端地址*/
struct sockaddr_in send_addr;

/*发送应用缓冲区*/
char send_buf[1024];

/*报文序列号*/
extern int sequence;

/*主机名指针*/
struct hostent *host;

/*标识是否已经接收到回文*/
int flag;

＠主函数main.c定义

#include "common.h"

main(int argc, char **argv)
{

/*命令是ping host(主机名)|ip_address(ip地址)*/
if(argc != 2)
{
/*命令不正确*/
fprintf(stderr, "usage: ping .n");
exit(1);
}

/*创建使用ICMP的原始套接字,这种套接字只有root才能生成*/
ip_fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
if(ip_fd < 0)
{
fprintf(stderr, "raw socket error.n");
exit(1);
}

/*改变进程的用户ID, 回收root权限,设置当前用户权限*/
setuid(getpid());

ping(argv[1]);
}

＠ping框架的建立ping.c用于初始化ping相关信息及端口信息

#include "common.h"

/*
*handle_alarm用于定时发送IP数据包
*/
void handle_alarm(int signo)
{
send_ip();

alarm(1);
}

ping(char *argv)
{
struct sigaction act;

act.sa_handler = handle_alarm;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(SIGALRM, &act, NULL);
/*获取main的进程id,用于设置ICMP的标志符*/
p_id = getpid();

/*扩大套接字接收缓冲区到50K这样做主要为了减小接收缓冲区溢出的的可能性,若无意中ping一个广播地址或多播地址,将会引来大量应答*/
//setsockopt(ip_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &BUFFER_SIZE, sizeof(BUFFER_SIZE));

/*只须填写地址信息，不需要指定端口信息，因为原始套接字在传输层之下*/
send_addr.sin_family = AF_INET;

/*判断是主机名还是ip地址*/
if(inet_addr(argv) == INADDR_NONE)
{
/*是主机名*/
if((host = gethostbyname(argv)) == NULL)
{
/*主机名错误*/
perror("get host by name error: unknow host.");
exit(1);
}
memcpy(&send_addr.sin_addr, host->h_addr, host->h_length);
}
else
{
/*是ip地址*/
inet_aton(argv, &send_addr.sin_addr);
}

printf("ping %s(%s) %d(%d) bytes of datan", argv,
inet_ntoa(send_addr.sin_addr), sizeof(struct timeval),
sizeof(struct timeval) + IP_HEAD_LEN + ICMP_LEN);

flag = 0;
/*触发一个SIGALRM信号*/
raise(SIGALRM);
recv_ip();

}

＠发送报文send.c，建立ICMP报文并打包为IP数据包，发送

#include "common.h"

int sequence = 0;
int packet_len = IP_HEAD_LEN + ICMP_LEN;

/*
*send_ip用于发送包含ICMP报文的IP数据包
*/
send_ip(void)
{
if(sequence != 0 && !flag)
{
printf("Destination Host Unreachablen");
}
int len;
struct icmphdr *icmp_p;

icmp_p = (struct icmphdr *)send_buf;

/*填写ICMP报文类型*/
icmp_p->type = ICMP_ECHO;
/*填写ICMP报文的代码*/
icmp_p->code = 0;
/*填写ICMP报文的标识符*/
(icmp_p->un).echo.id = p_id;
/*填写ICMP报文的序号，并增加ICMP的序号*/
(icmp_p->un).echo.sequence = sequence ++;

/*记录发送时间*/
gettimeofday((struct timeval*)(icmp_p + 1), NULL);

/*printf("%dn", sizeof(struct icmphdr));
printf("type: %dncode: %dnchecksum: %dnun.echo.id: %dnun.echo.sequence: %dnun.gateway: %dnun.frag.__unused:%d nun.frag.mtu: %dnn", icmp_p->type, icmp_p->code, icmp_p->checksum, (icmp_p->un).echo.id, (icmp_p- >un).echo.sequence, (icmp_p->un).gateway, (icmp_p->un).frag.__unused, (icmp_p->un).frag.mtu);
printf("type: %dncode: %dnchecksum: %dnun.echo.id: %dnun.echo.sequence: %dnun.gateway: %dnun.frag.__unused: %d nun.frag.mtu: %dnn", sizeof(icmp_p->type), sizeof(icmp_p->code), sizeof(icmp_p->checksum), sizeof((icmp_p- >un).echo.id), sizeof((icmp_p->un).echo.sequence), sizeof((icmp_p->un).gateway), sizeof((icmp_p->un).frag.__unused), sizeof((icmp_p->un).frag.mtu));*/

/*报文的长度等于IP包长度加上ICMP报文长度和数据长度*/
len = sizeof(struct timeval) + packet_len;

/*使用IP计算IP包头校验和的计算方法来计算ICMP的校验和*/
icmp_p->checksum = 0;
icmp_p->checksum = ip_checksum((u_short *)icmp_p, len);

/*发送IP数据包*/
if(sendto(ip_fd, send_buf, len, 0, (struct sockaddr*)&send_addr, sizeof(send_addr)) < 0)
{
fprintf(stderr, "send to error.n");
}
}

＠数据校验check_sum.c实现网络数据的校验工作

#include "common.h"

unsigned short ip_checksum(unsigned short *pcheck, int check_len)
{
int nleft = check_len;
int sum = 0;
unsigned short *p = pcheck;
unsigned short result = 0;

while(nleft > 1)
{
sum = sum + *p ++;
nleft -= 2;
}

if(nleft == 1)
{
*(unsigned char *)(&result) = *(unsigned char *)p;
sum += result;
}

sum = (sum >> 16) + (sum & 0xFFFF);
sum += (sum >> 16);

result = sum;

return result;
}

＠数据包接收receive.c，接收IP报文并分析，打印相关信息

#include "common.h"

/*
*recv_ip用于接受包含ICMP报文的IP数据包
*/
recv_ip(void)
{
char recv_buf[1024];
int len;
int n;

struct ip *ip_p;
struct timeval *time_now, *time_send;
struct timeval now;

int iphead_len;
int icmp_len;

struct icmphdr *icmp_p;

float delay;

while(1)
{
n = recvfrom(ip_fd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, NULL, NULL);
if(n < 0)
{
if(errno = EINTR)
continue;
else
{
printf("recvfrom error.n");
continue;
}

}

ip_p = (struct ip*)recv_buf;

/*获取IP包头长度*/
iphead_len = ip_p->ip_hl<<2;
/*获取IP数据包中包含的ICMP报文*/
icmp_p = (struct icmphdr *)(recv_buf + iphead_len);
/*计算ICMP报文长度，它等于接受到的长度减去IP包头的长度*/
icmp_len = n - iphead_len;

if(icmp_len < 8)
{
fprintf(stderr, "error icmp len = %d.n", icmp_len);
}

/*如果ICMP类型相同则输出显示*/
if(icmp_p->type == ICMP_ECHOREPLY)
{
if((icmp_p->un).echo.id != p_id)
return;
if(icmp_len < 16)
printf("icmplen = %d.n", icmp_len);

flag = 1;//表示已经接收到回文；

gettimeofday(&now, NULL);

time_now = &now;
time_send = (struct timeval*)(icmp_p + 1);

if((time_now->tv_usec -= time_send->tv_usec) < 0)
{
time_now->tv_sec --;
time_now->tv_usec += 1000000;
}

time_now->tv_sec -= time_send->tv_sec;

/*计算延时*/
delay = time_now->tv_sec * 1000.0 + time_now->tv_usec / 1000.0;

/*打印接收到的报文相关信息*/
printf("%d(%d) bytes from %s: icmp_seq=%d ttl=%d time=%.3fmsn",
icmp_len, n, inet_ntoa(send_addr.sin_addr), (icmp_p->un).echo.sequence,
ip_p->ip_ttl, delay);
}
}
}

@makefile文件

#小型ping程序
#用c语言编写
#2008年03月30日

cc = gcc

obj = main.o ping.o send.o receive.o check_sum.o

ping:$(obj)
$(cc) $(obj) -o ping

main.o:main.c common.h ping.c
$(cc) -c main.c

ping.o:ping.c common.h receive.c send.c
$(cc) -c ping.c

send.o:send.c common.h check_sum.c
$(cc) -c send.c

receive.o:receive.c common.h
$(cc) -c receive.c

check_sum.o:check_sum.c common.h
$(cc) -c check_sum.c

clean:
rm -f $(obj)

参考文献：《linux网络编程》
林宇 郭凌云 编著
人民邮电出版社出版

进入makefile所在目录
执行make -f makefile
make clean即可

程序运行结果：（平台ubuntu）
lwj@lwj-desktop:~/Desktop/C/myping$ make -f makefile
gcc -c main.c
gcc -c ping.c
gcc -c send.c
gcc -c receive.c
gcc -c check_sum.c
gcc main.o ping.o send.o receive.o check_sum.o -o ping
lwj@lwj-desktop:~/Desktop/C/myping$ make clean
rm -f main.o ping.o send.o receive.o check_sum.o
lwj@lwj-desktop:~/Desktop/C/myping$ sudo ./ping localhost
Password:
ping localhost(127.0.0.1) 8(36) bytes of data
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.061ms
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.051ms
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.039ms
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.051ms
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.050ms
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.052ms
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.051ms
36(56) bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=7 ttl=64 time=0.053ms

[2]+ Stopped sudo ./ping localhost
lwj@lwj-desktop:~/Desktop/C/myping$ sudo ./ping 10.3.2.206
ping 10.3.2.206(10.3.2.206) 8(36) bytes of data
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.233ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.063ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.044ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.054ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.044ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.052ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.058ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=7 ttl=64 time=0.055ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=8 ttl=64 time=0.066ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=9 ttl=64 time=0.053ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=10 ttl=64 time=0.053ms
36(56) bytes from 10.3.2.206: icmp_seq=11 ttl=64 time=0.052ms

[3]+ Stopped sudo ./ping 10.3.2.206
lwj@lwj-desktop:~/Desktop/C/myping$ sudo ./ping 10.3.2.205
ping 10.3.2.205(10.3.2.205) 8(36) bytes of data