计算机网络实验之Ping程序地设计与实现.docx
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计算机网络实验之Ping程序地设计与实现.docx
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计算机网络实验之Ping程序地设计与实现
课程名称计算机网络
实验序号实验五
实验项目Ping程序的设计与实现
2017年03月25日
实验报告要求
1、实验报告封面填表说明(每份实验报告必须附上封面)
(1)课程名称:
要求与实验大纲和实验指导书中的课程名称一致。
(2)实验序号:
指该课程的第几个实验。
(3)实验项目:
要求与实验大纲和实验指导书中的实验项目一致。
(4)实验地点:
填写完成该实验项目所在的实验室名称。
(5)实验学时:
要求与实验大纲和实验指导书中完成该实验项目所需学时一致。
(6)实验类型:
是指演示性、操作性、验证性、综合性、设计性。
演示性:
教师操作,学生观察,验证理论、说明原理和方法。
操作性:
学生按要求动手拆装、调试实验装置或上机操作,掌握其基本原理和方法。
验证性:
按实验指导书(教材)要求,由学生通过操作验证所学理论,加深对理论、知识的理解,掌握基本实验知识、方法、技能、数据处理等。
综合性:
实验内容涉及本课程的综合知识或相关课程的知识,运用多的知识、多种方法,按要求或自拟实验方案进行实验。
主要培养学生综合运用所学知识、实验方法和实验技能,以培养其分析、解决问题的能力。
设计性:
给定实验目的、要求和实验条件,学生自己设计实验方案并加以实现的实验。
学生独立完成从查阅资料、拟定实验方案、实验方法和步骤(或系统分析和设计)、选择仪器设备(或自行设计缺制作)进行实验并完成实验全过程,形成实验报告,培养学生自主实验的能力。
2、实验报告的格式
软件类实验报告格式
公共课实验报告格式
硬件类实验报告格式
序号
要求
序号
要求
序号
要求
1
实验目的及要求
1
实验目的及要求
1
实验预习
实验目的实验原理及内容(简明扼要,主要是实验接线图)
2
实验原理与内容
2
实验步骤
所用仪器设备
3
实验软硬件环境
3
操作要点
预习思考题
4
实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)
4
实验结果
2
实验原始记录(经实验指导教师签名认可)
画出实验所需要的各种记录表格
5
测试/调试及实验结果分析
5
实验问题
3
实验报告
数据处理(数据表格、计算结果、误差、结果表达、曲线图等)
6
实验结论与体会
6
小结及讨论
结论
讨论
3、教师批改学生实验报告要求
(1)批改:
全部批改及更正错误。
(2)评分:
按百分制评分,不能评分为“优、良、中、差”或“A、B、C”。
(3)签名及批改日期:
任课教师必须在每份学生实验报告中签名和写上批改日期。
(4)成绩:
填写学生实验成绩表,实验成绩作为考试成绩评定的依据。
(4)评语:
任课教师批改学生实验报告时,应给出简明扼要的评语。
成绩:
教师评语
指导教师签名:
批阅日期:
一、实验目的及要求
1.加深对ICMP协议的理解
2.熟悉原始套接字的使用方法
3.掌握PING程序的实现流程
二、实验原理与内容
1、一种网络诊断工具
2、发送ICMP回送请求报文
3、接收ICMP回送应答报文
4、IP报文格式
5、WinSock原始套接字的使用方法与API函数
Winsock原始套接字编程过程中,服务器端/客户端的编程都按照以下步骤:
初始化套接字(WSAStartup)
创建套接字(socket或WSASocket)
向服务器通信(sendto/recvfrom)
关闭套接字(closesocket)
结束使用套接字(WSACleanup)
6、三种WinSock地址结构
1用的Winsock地址结构sockaddr,针对各种通信域的套接字,存储它们的地址信息。
2专门针对Internet通信域的Winsock地址结构sockaddr_in
3专用于存储IP地址的结构in_addr
三、实验软硬件环境
运行WindowsXP/WindowsServer2003/Windows7操作系统的PC一台
VisualC++6.0/VisualStudio2005/VisualStudio2010开发环境
四、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)
1.打开VisualStudio2013,建立工程文件
2.了解需求,进行需求分析:
使用winsock原始套接字编写ping程序,要求实现如下功能:
可以指定ping的目标主机IP。
每次发送4个ICMP回送请求报文,每个请求报文的数据大小为32字节,发送超时和接收超时时间设为1000ms。
对于发出的每个ICMP回送请求报文,若收到应答报文,显示每个应答报文的数据大小(byte)、源IP、序号、响应时间(ms);若发送超时或接收超时,显示“Requesttimeout.”
最后,显示用户名和ping的统计信息。
统计信息包括发出的请求报文个数、收到的应答报文个数、丢包个数、丢包率。
3.绘制流程框图
4.编写各个函数代码块
5.编译,运行
实验代码如下:
(温馨提醒:
意要在.cpp文件的前后添加#include"stdafx.h"(是预编译处理器把stdafx.h文件中的内容加载到程序中来。
))
#include"stdafx.h"
#pragmapack(4)
#pragmacomment(lib,"ws2_32.lib")
#include"winsock2.h"
//#include"stdafx.h"//增加的头文
#include"stdlib.h"
#include"stdio.h"
#defineICMP_ECHO8//ICMPECHO请求报文类型
#defineICMP_ECHOREPLY0//ICMPECHO响应报文类型
#defineICMP_MIN8//最小ICMP报文大小为8bytes(只有ICMP首部)
#defineICMP_PACKET_SIZE32//ICMP报文数据大小
#defineICMP_PACKET_NUMBER4//发送ICMP报文的个数
#defineMAX_PACKET1024//最大ICMP报文数据长度
#defineICMP_TIMEOUT1000//ICMP超时时间
#definexmalloc(s)HeapAlloc(GetProcessHeap(),HEAP_ZERO_MEMORY,(s))
#definexfree(p)HeapFree(GetProcessHeap(),0,(p))
/*定义结构体:
IP首部*/
typedefstructiphdr{
unsignedinth_len:
4;//首部长度
unsignedintversion:
4;//IP版本
unsignedchartos;//服务类型
unsignedshorttotal_len;//报文总长度
unsignedshortident;//IP报文标识符
unsignedshortfrag_and_flags;//分片标记和片偏移
unsignedcharttl;//生存时间
unsignedcharproto;//报文数据的协议类型
unsignedshortchecksum;//首部检验和
unsignedintsourceIP;//源IP
unsignedintdestIP;//目的IP
}IpHeader;
/*定义结构体:
ICMP首部*/
typedefstructicmphdr{
BYTEi_type;//ICMP报文类型
BYTEi_code;//代码
USHORTi_cksum;//报文校验和
USHORTi_id;//ICMP报文标识符
USHORTi_seq;//报文序号
ULONGtimestamp;//时间戳,不是ICMP报文首部的标准组成部分
}IcmpHeader;
voidfill_icmp_data(char*,int);//ICMP请求报文填充函数
USHORTchecksum(USHORT*,int);//校验和计算函数
intdecode_resp(char*,int,structsockaddr_in*);//ICMP应答报文解析函数
intmain(intargc,char**argv){
WSADATAwsaData;//套接字信息
SOCKETsockRaw;//原始套件字
chardest_ip[16];//目的IP(字符串)
unsignedintaddr=0;//目的IP(整型)
structsockaddr_indest;//目的IP(sockaddr_in结构)
structsockaddr_infrom;//源socket地址
intfromlen=sizeof(from);//源socket地址的长度
intdatasize;//报文总长度(=首部大小+数据大小)
//intbwrote,bread;//实际发送和接收数据大小
inttimeout=ICMP_TIMEOUT;//超时时间
USHORTseq_no=0;//报文序号从0开始递增
intstatistic=0;//成功接收报文的个数
char*icmp_data;//指向发送缓冲区的指针
char*recvbuf;//指向接收缓冲区的指针
memset(dest_ip,'\0',sizeof(dest_ip));
if(argc<2){
printf("PleaseinputdestinationhostIP(请输入目的IP):
");
scanf("%s",&dest_ip);
}
else
memcpy(dest_ip,argv[1],strlen(argv[1]));
/*初始化函数*/
if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)!
=0){//第一处
printf("WSAStartupfailed:
%d\n",GetLastError());
return-1;
}
/*创建传输ICMP协议数据的原始套接字*/
sockRaw=WSASocket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);//第二/*raw-protocolinterface*/第三处
if(sockRaw==INVALID_SOCKET){
printf("WSASocket()failed:
%d\n",WSAGetLastError());
return-1;
}
/*设置套接字的接收超时选项(即设置SO_RCVTIMEO)*/
if(setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout))==SOCKET_ERROR){
printf("failedtosetrecvtimeout:
%d\n",WSAGetLastError());
return-1;
}
/*设置套接字的发送超时选项(即设置SO_SNDTIMEO)*/
if(setsockopt(sockRaw,SOL_SOCKET,SO_SNDTIMEO,(char*)&timeout,sizeof(timeout))==SOCKET_ERROR){
printf("failedtosetsendtimeout:
%d\n",WSAGetLastError());
return-1;
}
/*转换指定的目的IP为winsocket地址结构*/
addr=inet_addr(dest_ip);//第四处inet_addr()的功能是将一个点分十进制的IP转换成一个长整数型数(u_long类型)
dest.sin_addr.s_addr=addr;
dest.sin_family=AF_INET;
/*创建发送缓冲区,分配内存*/
datasize=ICMP_PACKET_SIZE+sizeof(IcmpHeader);
icmp_data=(char*)xmalloc(MAX_PACKET);
if(!
icmp_data){
printf("HeapAllocfailed%d\n",GetLastError());
return-1;
}
/*创建接收缓冲区,分配内存*/
recvbuf=(char*)xmalloc(MAX_PACKET);
if(!
recvbuf){
printf("HeapAllocfailed%d\n",GetLastError());
return-1;
}
/*填充待发送的ICMP请求报文*/
memset(icmp_data,0,MAX_PACKET);
fill_icmp_data(icmp_data,datasize);
/*显示ping提示信息*/
printf("\nPinging%s....\n\n",dest_ip);
/*发送4个ICMP请求报文,并接收应答报文*/
for(inti=0;i { intbwrote=0,bread=0;//实际发送和接收数据大小 ((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum=0;//校验和字段置0 ((IcmpHeader*)icmp_data)->timestamp=GetTickCount();//时间戳字段置为当前系统时间 ((IcmpHeader*)icmp_data)->i_seq=seq_no++;//序号字段每次递增1 ((IcmpHeader*)icmp_data)->i_cksum=checksum((USHORT*)icmp_data,datasize);//计算校验和 /*发送ICMP请求报文*/ bwrote=sendto(sockRaw,icmp_data,datasize,0,(structsockaddr*)&dest,sizeof(dest));//第五第六处 if(bwrote==SOCKET_ERROR){ if(WSAGetLastError()==WSAETIMEDOUT){ printf("Requesttimedout.\n"); continue; } printf("sendtofailed: %d\n",WSAGetLastError()); return-1; } /*接收ICMP应答报文*/ bread=recvfrom(sockRaw,recvbuf,MAX_PACKET,0,(structsockaddr*)&from,&fromlen);//第七处 if(bread==SOCKET_ERROR){ if(WSAGetLastError()==WSAETIMEDOUT){ printf("Requesttimedout.\n"); continue; } printf("recvfromfailed: %d\n",WSAGetLastError()); return-1; } /*如果解析成功,递增成功接收的数目++*/ if(! decode_resp(recvbuf,bread,&from)) statistic++; Sleep(1000);//间隔1000ms后再发下一个请求报文 } /*显示用户名和统计结果*/ printf("\nPingstatisticscollectedbyXXXfor%s\n",dest_ip); printf("Packets: Sent=%d,Received=%d,Lost=%d(%2.0f%%loss)\n", ICMP_PACKET_NUMBER,//发送报文个数 statistic,//接收报文个数 (ICMP_PACKET_NUMBER-statistic),//丢失报文个数 (float)(ICMP_PACKET_NUMBER-statistic)/ICMP_PACKET_NUMBER*100);//丢包率 /*关闭套接字*/ closesocket(sockRaw);//第九处 /*注销函数*/ WSACleanup(); return0; } /*ICMP回送请求报文填充函数*/ voidfill_icmp_data(char*icmp_data,intdatasize){ IcmpHeader*icmp_hdr; char*datapart; icmp_hdr=(IcmpHeader*)icmp_data; icmp_hdr->i_type=ICMP_ECHO; icmp_hdr->i_code=0; icmp_hdr->i_id=(USHORT)GetCurrentProcessId(); icmp_hdr->i_cksum=0; icmp_hdr->i_seq=0; datapart=icmp_data+sizeof(IcmpHeader); memset(datapart,'E',datasize-sizeof(IcmpHeader)); } /*ICMP回送应答报文解析函数*/ intdecode_resp(char*buf,intbytes,structsockaddr_in*from) { IpHeader*iphdr; IcmpHeader*icmphdr; unsignedshortiphdrlen; iphdr=(IpHeader*)buf; iphdrlen=(iphdr->h_len)*4; if(bytes printf("Toofewbytesfrom%s\n",inet_ntoa(from->sin_addr)); return-1; } icmphdr=(IcmpHeader*)(buf+iphdrlen); if(icmphdr->i_type! =ICMP_ECHOREPLY){ printf("non-echotype%drecvd\n",icmphdr->i_type); return-1; } if(icmphdr->i_id! =(USHORT)GetCurrentProcessId()){ printf("someoneelse''spacket! \n"); return-1; } printf("%dbytesfrom%s: ",bytes-iphdrlen-sizeof(IcmpHeader),inet_ntoa(from->sin_addr)); printf("icmp_seq=%d.",icmphdr->i_seq); printf("time: %dms",bytes); printf("\n"); return0; } /*校验和计算函数*/ USHORTchecksum(USHORT*buffer,intsize){ unsignedlongcksum=0; while(size>1){ cksum+=*buffer++; size-=sizeof(USHORT); } if(size){ cksum+=*(UCHAR*)buffer; } cksum=(cksum>>16)+(cksum&0xffff); cksum+=(cksum>>16); return(USHORT)(~cksum); } #include"stdafx.h" 6.按Crtl+F5编译、运行,结果如图所示: 五、测试/调试及实验结果分析 实验结果如上所示 六、实验结论与体会 1.通过本次实验,加深了对WinSock套接字的了解 2.加深了对CIMP协议的了解 3.对IP报文格式有了更好的理解 4.掌握了Ping程序的实现流程 5.所用的软件有些配置没有配置好,导致编译会出错,要善于利用XX解决问题 2017年03月25日
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 计算机网络 实验 Ping 程序 设计 实现
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