注册 | 登录 忘记密码? 51cto首页 | 博客 | 论坛 | 招聘
热点文章 QoS流量的分类和标记
 帮助

Windows平台Ping示例源码分析(C/C++)


2008-05-19 09:30:48
版权声明:原创作品,允许转载,转载时请务必以超链接形式标明文章 原始出处 、作者信息和本声明。否则将追究法律责任。http://unliminet.blog.51cto.com/380895/77717

//-----------------------iphdr.h-----------------------//
//源码分析将忽略ipv6

//边界对齐至字节
#include <pshpack1.h>

pshpack1.h为官方头文件,不做赘述。

// 1 -- ipv4 头部
typedef struct ip_hdr
{
    unsigned char  ip_verlen;       // 前4位IP版本号(IPv4 或者IPv6)
                                    // 后4位头部长度(32位,4字节)(1.1)
    unsigned char  ip_tos;          // 前3位为优先级,后5位为服务类型(1.2)
    unsigned short ip_totallength;  // 16位包总长度包括头部和数据(字节)(1.3)
    unsigned short ip_id;           // 16ID标识
    unsigned short ip_offset;       // 前3位为分段标识,后5位为分段偏移
    unsigned char  ip_ttl;          // 该包可经过的路由器数量上限
    unsigned char  ip_protocol;     // 协议类型(TCPUDPICMPIGMP等)
    unsigned short ip_checksum;     // ipv4 头部的校验和
    unsigned int   ip_srcaddr;      // ipv4 源地址
    unsigned int   ip_destaddr;     // ipv4 目的地址
} IPV4_HDR, *PIPV4_HDR, FAR * LPIPV4_HDR;

此为IPv4头部定义。IPv4头部一般为20字节大小除非使用到选项位。

(1.1) 由于最大头部的限制,ping所具有路由记录功能在如今的网络拓扑中无法使用(只能记录9个ipv4地址)。
此功能由traceroute替代。

(1.2) 以上参照CCNA Study Guide的说法。在TCP/IP illustrated Volume I中前3位被忽略,后4位分别代表minimize delay, maximize throughput, maximize reliability, 和minimize monetray cost,最后1位被置0并忽略。

(1.3) 理论上ipv4可以达到的最大长度为65536字节,除了在超级通道(hyperchannel)中出现这种最大传输单元外,在普通网络中通常只允许 8192字节大小的包传输。TCP为流协议没有大小限制,UDP最大包为512字节。一台主机一次可接收的最大数据包为576字节。

// 2 -- ipv4 选项头部
typedef struct ipv4_option_hdr
{
    unsigned char   opt_code;          // ipv4 选项头类型
    unsigned char   opt_len;           // ipv4 选项头长度
    unsigned char   opt_ptr;           // ipv4 选项头指针
    unsigned long   opt_addr[9];       // ipv4 9个地址列表(2.1)
} IPV4_OPTION_HDR, *PIPV4_OPTION_HDR, FAR *LPIPV4_OPTION_HDR;

(2.1) 参照(1.1)

// 3 -- icmp 头部
typedef struct icmp_hdr
{
    unsigned char   icmp_type;            // icmp 类型
    unsigned char   icmp_code;            // ipv4 码
    unsigned short  icmp_checksum;        // icmp 头部及数据校验和
    unsigned short  icmp_id;              // icmp id标识(3.1)
    unsigned short  icmp_sequence;        // icmp 序列号,请求回应消息对
} ICMP_HDR, *PICMP_HDR, FAR *LPICMP_HDR;

(3.1) id标识一般为发送icmp回显请求的进程号

// 4 -- udp 头部(此头部未在程序中用到)
typedef struct udp_hdr
{
    unsigned short src_portno;            // 源端口
    unsigned short dst_portno;            // 目的端口
    unsigned short udp_length;            // udp 包总长度(字节)
    unsigned short udp_checksum;          // udp 头部以及数据校验和(4.1)
} UDP_HDR, *PUDP_HDR;

(4.1) UDP,TCP校验和都包括头部和数据。IP校验和只涉及头部。UDP校验和可选,TCP为强制。
// 5 -- ipv4  路径记录宏
#define IP_RECORD_ROUTE     0x7            

// icmp 类型和码(5.1)
#define ICMPV4_ECHO_REQUEST_TYPE   8        // icmp  回显请求类型
#define ICMPV4_ECHO_REQUEST_CODE   0        // icmp  回显请求码
#define ICMPV4_ECHO_REPLY_TYPE     0        // icmp  回显回应类型
#define ICMPV4_ECHO_REPLY_CODE     0        // icmp  回显回应码
#define ICMPV4_MINIMUM_HEADER      8        // icmp  最小头部

(5.1) 参照TCP/IP Illustrated : Volume 1 Chapter 6 ICMP   ICMP 消息类型

// 恢复默认对齐方式
#include <poppack.h>

//-----------------------resolve.h---------------------//

#ifndef _RESOLVE_H_
#define _RESOLVE_H_
// 在C++编译器中以C语言的方式编译
#ifdef _cplusplus
extern "C" {
#endif
 
int              PrintAddress(SOCKADDR *sa, int salen);
int              FormatAddress(SOCKADDR *sa, int salen, char *addrbuf, int addrbuflen);
int              ReverseLookup(SOCKADDR *sa, int salen, char *namebuf, int namebuflen);
struct addrinfo *ResolveAddress(char *addr, char *port, int af, int type, int proto);
 
#ifdef _cplusplus
}
#endif
 
#endif

//-----------------------resolve.cpp---------------------//

// 6
#include <winsock2.h>              // socket 标准头文件
#include <ws2tcpip.h>              // TCP/IP实现相关(6.1)
#include <strsafe.h>               // 提供安全的字符串操作(6.2)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
#include "resolve.h"

(6.1) 此头文件提供 getnameinfo,getaddrinfo函数。

(6.2) StringCchPrintf, StringCchCopy 具有相对于printf 和strcpy函数更多的缓冲区安全机制。
// 7
int PrintAddress(SOCKADDR *sa, int salen)
{
    char    host[NI_MAXHOST],
            serv[NI_MAXSERV];
    int     hostlen = NI_MAXHOST,
            servlen = NI_MAXSERV,
            rc;
 
    rc = getnameinfo(               // 提供协议无关的名字解析(7.1)
            sa,
            salen,
            host,
            hostlen,
            serv,
            servlen,
            NI_NUMERICHOST | NI_NUMERICSERV
            );
    if (rc != 0)
    {
        fprintf(stderr, "%s: getnameinfo failed: %d\n", __FILE__, rc);
        return rc;
    }
    if (strcmp(serv, "0") != 0)
    {
        if (sa->sa_family == AF_INET)
            printf("[%s]:%s", host, serv);
        else
            printf("%s:%s", host, serv);
    }
    else
        printf("%s", host);
 
    return NO_ERROR;
}

(7.1) host 缺省返回为一个在网络上的完整域名。serv返回为一个端口服务名。NI_NUMBERICHOST | NI_NUMBERICSERV 意味着返回以数字形式表示的host(IP地址)和serv(端口号)。

此函数与ResolveAddress函数的区别为此函数将addrinfo结构中sockaddr翻译成为可读信息。

int FormatAddress(SOCKADDR *sa, int salen, char *addrbuf, int addrbuflen)
{
    char    host[NI_MAXHOST],
            serv[NI_MAXSERV];
    int     hostlen = NI_MAXHOST,
            servlen = NI_MAXSERV,
            rc;
    HRESULT hRet;
 
    rc = getnameinfo(
            sa,
            salen,
            host,
            hostlen,
            serv,
            servlen,
            NI_NUMERICHOST | NI_NUMERICSERV
            );
    if (rc != 0)
    {
        fprintf(stderr, "%s: getnameinfo failed: %d\n", __FILE__, rc);
        return rc;
    }
 
    if ( (strlen(host) + strlen(serv) + 1) > (unsigned)addrbuflen)
        return WSAEFAULT;
 
    addrbuf[0] = '\0';
 
    if (sa->sa_family == AF_INET)
    {
        if(FAILED(hRet = StringCchPrintf(addrbuf, addrbuflen, "%s:%s", host, serv)))
        {
            fprintf(stderr,"%s StringCchPrintf failed: 0x%x\n",__FILE__,hRet);
            return (int)hRet;
        }
    }
    else if (sa->sa_family == AF_INET6)
    {
        if(FAILED(hRet = StringCchPrintf(addrbuf, addrbuflen, "[%s]:%s", host, serv)))
        {
            fprintf(stderr,"%s StringCchPrintf failed: 0x%x\n",__FILE__,hRet);
            return (int)hRet;
        }
    }
    return NO_ERROR;
}

以上代码将解析出的IP地址和端口号以 X:X的形式存放入字符串。

struct addrinfo *ResolveAddress(char *addr, char *port, int af, int type, int proto)
{
    struct addrinfo hints,
    *res = NULL;
    int             rc;
 
    memset(&hints, 0, sizeof(hints));
    hints.ai_flags  = ((addr) ? 0 : AI_PASSIVE);
    hints.ai_family = af;
    hints.ai_socktype = type;
    hints.ai_protocol = proto;
 
    rc = getaddrinfo(
            addr,
            port,
           &hints,
           &res
            );
    if (rc != 0)
    {
        fprintf(stderr, "Invalid address %s, getaddrinfo failed: %d\n", addr, rc);
        return NULL;
    }
    return res;
}

以上代码解析出域名将地址信息存入addrinfo结构。

int ReverseLookup(SOCKADDR *sa, int salen, char *buf, int buflen)
{
    char    host[NI_MAXHOST];
    int     hostlen=NI_MAXHOST,
            rc;
    HRESULT hRet;
   
    rc = getnameinfo(
            sa,
            salen,
            host,
            hostlen,
            NULL,
            0,
            0
            );
    if (rc != 0)
    {
        fprintf(stderr, "getnameinfo failed: %d\n", rc);
        return rc;
    }
 
    buf[0] = '\0';
    if(FAILED(hRet = StringCchCopy(buf, buflen, host)))
    {
        fprintf(stderr,"StringCchCopy failed: 0x%x\n",hRet);
        return (int)hRet;
    }
 
    return NO_ERROR;
}

DNS逆向查找(此函数未被调用过)。  此函数和PrintAddress 函数功能相近。

//-----------------------ping.cpp---------------------//

// 64位架构
#ifdef _IA64_
#pragma warning (disable: 4267)
#endif
// 此宏定义使windows.h剔除部分头文件,加快编译速度
#ifndef WIN32_LEAN_AND_MEAN
#define WIN32_LEAN_AND_MEAN
#endif
 
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "resolve.h"
#include "iphdr.h"
 
#define DEFAULT_DATA_SIZE      32       // icmp 数据段大小
#define DEFAULT_SEND_COUNT     4        // ping 的次数
#define DEFAULT_RECV_TIMEOUT   6000     // 接收超时
#define DEFAULT_TTL            128      // 最大跳站术
#define MAX_RECV_BUF_LEN       0xFFFF   // 最大接收缓冲区大小
 
int   gAddressFamily=AF_UNSPEC,        
      gProtocol=IPPROTO_ICMP,          
      gTtl=DEFAULT_TTL;                
int   gDataSize=DEFAULT_DATA_SIZE;     
BOOL  bRecordRoute=FALSE;               //  是否记录路由
char *gDestination=NULL,               
      recvbuf[MAX_RECV_BUF_LEN];       
int   recvbuflen = MAX_RECV_BUF_LEN; 

//  ping 命令使用方法
void usage(char *progname)
{
    printf("usage: %s [options] <host> \n", progname);
    printf("        host        Remote machine to ping\n");
    printf("        options: \n");
    printf("            -a 4|6       Address family (default: AF_UNSPEC)\n");
    printf("            -i ttl       Time to live (default: 128) \n");
    printf("            -l bytes     Amount of data to send (default: 32) \n");
    printf("            -r           Record route (IPv4 only)\n");
 
    return;
}
//  初始话icmp头部
void InitIcmpHeader(char *buf, int datasize)
{
    ICMP_HDR   *icmp_hdr=NULL;
    char       *datapart=NULL;
    //  详见icmp头部定义
    icmp_hdr = (ICMP_HDR *)buf;
    icmp_hdr->icmp_type     = ICMPV4_ECHO_REQUEST_TYPE;  
    icmp_hdr->icmp_code     = ICMPV4_ECHO_REQUEST_CODE;
    icmp_hdr->icmp_id       = (USHORT)GetCurrentProcessId();  //进程号
    icmp_hdr->icmp_checksum = 0;   //  序列号未定义,校验和未计算
    icmp_hdr->icmp_sequence = 0;   //  序列号置空
 
    datapart = buf + sizeof(ICMP_HDR);   //  指针移至数据段头
    memset(datapart, 'E', datasize);     //  填充数据段
}
// 计算校验和
USHORT checksum(USHORT *buffer, int size)
{
    unsigned long cksum=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);
}
// 传参解析
BOOL ValidateArgs(int argc, char **argv)
{
    int                i;
    BOOL               isValid = FALSE;
 
    for(i=1; i < argc ;i++)
    {
        if ((argv[i][0] == '-') || (argv[i][0] == '/'))
        {
            switch (tolower(argv[i][1]))
            {
                case 'a':       
                    if (i+1 >= argc)
                    {
                        usage(argv[0]);
                        goto CLEANUP;
                    }
                    if (argv[i+1][0] == '4')
                        gAddressFamily = AF_INET;