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基于LINUX实现ping发送与接收

网友: 文章列表 2024-03-22 01:05:20

基于LINUX实现ping发送与接收

作用

Linux ping 命令用于检测主机：执行 ping 会使用 ICMP 传输协议，发出要求回应的信息，若远端主机的网络功能没有问题，就会回应该信息，因而得知该主机运作正常。

基础使用

  1. #ping 192.168.1.1//ping 主机ip
  2. #ping -c 2 www.runoob.com//收到两次包后，自动退出
  3. #ping -i 3 -s 1024 -t 255 g.cn //-i 3 发送周期为 3秒 -s 设置发送包的大小 -t 设置TTL值为 255

说明：
因为本文是偏linux ping编程，对于ping的用法介绍的很简单，关于详细的ping的介绍与使用，还请自行补充学习。

正文开始

  1. 先注册一个信号（虽然对于本文没什么关系，但是想增加下信号量的练习）:
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler)(int); 
/*注册一个signal*/
void handler_func(int signumber)
{printf("[%s][%d]------ signumber:%d--------\\n",__func__,__LINE__,signumber);
}
signal(SIGINT,handler_func);
  1. ICMP协议理解：要进行PING的开发，我们首先需要知道PING的实现是基于ICMP协议来开发的。要进行PING的开发，我们首先需要知道PING的实现是基于ICMP协议来开发的。

报文格式
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图形格式
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对比着看，ICMP报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。PING程序使用的ICMP报文种类为ICMP询问报文。注意一下上面说到的ICMP报文格式中的“类型”字段，我们在组包的时候可以向该字段填写不同的值来标定该ICMP报文的类型。下面列出的是几种常用的ICMP报文类型：
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每个字段的字节大小如下：
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3. ICMP包的组装

 void combin_Internet_contrl_message_protocol(struct icmp* message,int seq,int lenth)
{int i = 0;message->icmp_type = ICMP_ECHO;message->icmp_code = 0;message->icmp_cksum = 0;message->icmp_seq = seq;message->icmp_id = pid & 0xffff;message->icmp_cksum = check_sum((unsigned short*)message, lenth);printf("-----icmp_type:%d-------\\n",message->icmp_type);printf("-----icmp_code:%d-------\\n",message->icmp_code);printf("-----check_sum:%#X-------\\n",message->icmp_cksum);printf("-----icmp_seq:%d-------\\n",message->icmp_seq);printf("-----icmp_id:%d-------\\n",message->icmp_id);printf("-----icmp_data[1]:%d-------\\n",message->icmp_data[1]);printf("-----icmp_data[2]:%d-------\\n",message->icmp_data[2]);printf("-----icmp_data[3]:%d-------\\n",message->icmp_data[3]);printf("-----icmp_data[4]:%d-------\\n",message->icmp_data[4]);printf("-----icmp_data[63]:%d-------\\n",message->icmp_data[63]);
}

icmp_cksum 必须先填写为0再执行校验和算法计算，否则ping时对方主机会因为校验和计算错误而丢弃请求包，导致ping的失败。
在代码中我们看到了校验和check_sum，算法的基本思路:

采用的都是将数据流视为16位整数流进行重复叠加计算。为了计算检验和，首先把检验和字段置为0。然后，对有效数据范围内中每个16位进行二进制反码求和，结果存在检验和字段中，如果数据长度为奇数则补一字节0。当收到数据后，同样对有效数据范围中每个16位数进行二进制反码的求和。由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的检验和，因此，如果首部在传输过程中没有发生任何差错，那么接收方计算的结果应该为全0或全1(具体看实现了,本质一样)如果结果不是全0或全1，那么表示数据错误。

具体算法如下：

int check_sum(unsigned short *buf, int sz)
{int nleft = sz;int sum = 0;unsigned short *w = buf;unsigned short ans = 0;while (nleft > 1) {sum += *w++;nleft -= 2;}if (nleft == 1) {*(unsigned char *) (&ans) = *(unsigned char *) w;sum += ans;}sum = (sum >> 16) + (sum & 0xFFFF);sum += (sum >> 16);ans = ~sum;return (ans);
}
  1. ICMP包的解包：知道怎么封装包，那解包就也不难了，注意的是，收到一个ICMP包，我们不要就认为这个包就是我们发出去的ICMP回送回答包，我们需要加一层代码来判断该ICMP报文的id和seq字段是否符合我们发送的ICMP报文的设置，来验证ICMP回复包的正确性。
  int analyse_Internet_contrl_message_protocol(char* buf,int len)
{int iphdr_len;struct ip* ip_hdr = (struct ip *)buf;iphdr_len = ip_hdr->ip_hl*4;struct icmp* icmp = (struct icmp*)(buf+iphdr_len);len-=iphdr_len;  //icmp包长度/*判断date长度是否为0,因为还有八字节的header*/if(len < 8)  {printf("---- data len is null\\n----");return -1;}if(icmp->icmp_type !=  ICMP_ECHOREPLY){printf("--------------回复的不是reply-----------\\n");return -1;}/*判断包的序列号是否合理*/if((icmp->icmp_seq < 0)){printf("------icmp packet seq is out of range!----------\\n");return -1;}/*判断该包是ICMP回送回答包且该包是我们发出去的*/if(icmp->icmp_id == (pid & 0xffff)){printf("-----------getpid:%d---------\\n",pid);}else{return -1;}return 1;
}
  1. 说明，因为代码中添加了信号量，所以ctrl+c不可以终止程序运行，需要用ctrl+\\来终止

整体代码

#include <netdb.h>
#include<netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <net/if.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/ether.h>
#include <netpacket/packet.h>
#include <netdb.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/ip_icmp.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>typedef void (*sighandler)(int); int fd = 0;int pid;int size = 1024*128;struct protoent * ret;   struct sockaddr_in des;unsigned int inaddr; struct icmp * send_buf;char recv_buf[512];unsigned int SEQ = 0 ;int check_sum(unsigned short *buf, int sz)
{int nleft = sz;int sum = 0;unsigned short *w = buf;unsigned short ans = 0;while (nleft > 1) {sum += *w++;nleft -= 2;}if (nleft == 1) {*(unsigned char *) (&ans) = *(unsigned char *) w;sum += ans;}sum = (sum >> 16) + (sum & 0xFFFF);sum += (sum >> 16);ans = ~sum;return (ans);
}void combin_Internet_contrl_message_protocol(struct icmp* message,int seq,int lenth)
{int i = 0;message->icmp_type = ICMP_ECHO;message->icmp_code = 0;message->icmp_cksum = 0;message->icmp_seq = seq;message->icmp_id = pid & 0xffff;message->icmp_cksum = check_sum((unsigned short*)message, lenth);printf("-----icmp_type:%d-------\\n",message->icmp_type);printf("-----icmp_code:%d-------\\n",message->icmp_code);printf("-----check_sum:%#X-------\\n",message->icmp_cksum);printf("-----icmp_seq:%d-------\\n",message->icmp_seq);printf("-----icmp_id:%d-------\\n",message->icmp_id);printf("-----icmp_data[1]:%d-------\\n",message->icmp_data[1]);printf("-----icmp_data[2]:%d-------\\n",message->icmp_data[2]);printf("-----icmp_data[3]:%d-------\\n",message->icmp_data[3]);printf("-----icmp_data[4]:%d-------\\n",message->icmp_data[4]);printf("-----icmp_data[63]:%d-------\\n",message->icmp_data[63]);
}int analyse_Internet_contrl_message_protocol(char* buf,int len)
{int iphdr_len;struct ip* ip_hdr = (struct ip *)buf;iphdr_len = ip_hdr->ip_hl*4;struct icmp* icmp = (struct icmp*)(buf+iphdr_len);len-=iphdr_len;  //icmp包长度/*判断date长度是否为0,因为还有八字节的header*/if(len < 8)  {printf("---- data len is null\\n----");return -1;}if(icmp->icmp_type !=  ICMP_ECHOREPLY){printf("--------------回复的不是reply-----------\\n");return -1;}/*判断包的序列号是否合理*/if((icmp->icmp_seq < 0)){printf("------icmp packet seq is out of range!----------\\n");return -1;}/*判断该包是ICMP回送回答包且该包是我们发出去的*/if(icmp->icmp_id == (pid & 0xffff)){printf("-----------getpid:%d---------\\n",pid);}else{return -1;}return 1;
}void handler_func(int signumber)
{printf("[%s][%d]------ signumber:%d--------\\n",__func__,__LINE__,signumber);
}int main(void)
{ struct timeval tv;tv.tv_usec = 0;  /*设置select函数的超时时间为200us*/tv.tv_sec = 3;struct protoent *proto;int rev_size1 = 0 ;int ret;fd_set read_fd;/*注册一个signal*/signal(SIGINT,handler_func);proto = getprotobyname("icmp"); int cnt= 0 ;if(proto == NULL){printf("[%s][%d]-----------getprotobyname get is fail----\\n",__func__,__LINE__);return;}printf("-------------proto->p_proto:%d------\\n",proto->p_proto);/*创建socket */fd = socket(AF_INET,SOCK_RAW,proto->p_proto);if(fd < 0){printf("[%s][%d]-----------fd is:%d,socket create is fail----\\n",__func__,__LINE__,fd);int eno = errno;if(eno == 1){/*必须使用sudo才能建立Raw socket*/printf("Operation not permitted!\\n");}else{/*除了权限之外的错误打印*/printf("Cannot create socket! Error %d", eno);}return;}/*增大接收缓冲区至128K*/printf("-----------setsockopt---------\\n");setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &size, sizeof(size)); /*清空网络结构体*/bzero(&des,sizeof(des));/*网络结构体赋值ipv4*/des.sin_family = AF_INET;/*十进制的数转化为二进制的数,将字符串形式的IP地址转换为按网络字节顺序的整型值*/inaddr = inet_addr("192.168.3.1");printf("-----------------inet_addr结束------------\\n");/*将需要ping的ip地址赋值到des网络结构体*/memcpy((char*)&des.sin_addr, &inaddr, sizeof(inaddr));/*设置监听socket*/FD_ZERO(&read_fd);FD_SET(fd, &read_fd);/*获取当前pid*/pid = getpid()&0xffff;printf("-----------getpid:%d---------\\n",pid);/*申请内存，并赋空*/send_buf = malloc(64);if(send_buf == NULL){free(send_buf);goto fail;}bzero(send_buf,sizeof(send_buf));while(1){/*组包*/combin_Internet_contrl_message_protocol(send_buf,cnt,64);printf("[%s][%d]-----------------组包结束------------\\n",__func__,__LINE__);/*sendto 函数*//*或者使用ret = sendto(fd, send_buf, 64, 0, (struct sockaddr*)&des, sizeof(struct sockaddr_in));*/ret = sendto(fd,send_buf,64,0,(struct sockaddr *)&des,sizeof(des));if(ret < 0 ){printf("------------send fail ---------\\n");}/*发包数++*/cnt++;/*睡眠1s*/sleep(1);/*接受buff赋空*/memset(recv_buf, 0 ,sizeof(recv_buf));/*监视socket*/printf("---------------正常进入----------------\\n");ret = select(fd+1, &read_fd, NULL, NULL, &tv);switch(ret){case 0://超时printf("------------超时-----------\\n");break; case -1://errorprintf("------------错误-----------\\n");break; default:rev_size1 = recv(fd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0);if(rev_size1 < 0){printf("----------recv data fail!------------\\n");continue;//中止本次循环，重新判断循环条件，开始下一次循环}/*对接收的包进行解封*/ret = analyse_Internet_contrl_message_protocol(recv_buf, size); /*不是属于自己的icmp包，丢弃不处理*/if(ret == -1)  {continue;}printf("--------------ping success ----------\\n");break;}}fail:close(fd);return 0;
}

编译与运行

代码可以直接gcc进行编译：

 gcc ping.c -o ping.o

执行：因为存在权限问题，所以要root执行

sudo ./ping.o

运行结果：
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抓包截图：成功抓取发送与接收
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