ping源码程序分析

ping源码分析

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4.1ping简介Ping是网络中应用非常广泛的一个软件，它是基于ICMP协议的下面首先对ICMP协议做一简单介绍ICMP是IP层的一个协议，它是用来探测主机、路由维护、路由选择和流量控制的ICMP报文的最终报宿不是报宿计算机上的一个用户进程，而是那个计算机上的IP层软件也就是说，当一个带有错误信息的ICMP报文到达时，IP软件模块就处理本身问题，而不把这个ICMP报文传送给应用程序ICMP报文类型有回送ECHO回答0；报宿不可到达3；报源断开4；重定向改变路由5；回送ECHO请求8；数据报超时11；数据报参数问题12；时间印迹请求13；时间印迹回答14；信息请求15；信息回答16；地址掩码请求17；地址掩码回答18o虽然每种报文都有不同的格式，但它们开始都有下面三段一个8位整数报文TYPE类型段；一个8位CODE代码码段，提供更多的报文类型信息；一个16位CHECKSUM校验和段;此外，报告差错的ICMP报文还包含产生问题数据报的网际报头及前64位数据一个ICMP回送请求与回送回答报文的格式如表

10.17所示表

10.17ICMP回送请求与回送回答报文格式类型CODE校验和［CHECKSUM］标识符序列号《嵌入式Linux应用程序开发详解》一一第10章、嵌入式Linux网络编程数据

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4.2ping源码分析下面的ping,c源码是在busybox里实现的源码在这个完整的ping,c代码中有较多选项的部分代码，因此，这里先分析除去选项部分代码的函数实现部分流程,接下来再给出完整的ping代码分析这样，读者就可以看到一个完整协议实现应该考虑到的各个部分

1.Ping代码主体流程Ping,c主体流程图如下图

10.8所示另外，由于ping是IP层的协议，因此在建立socket时需要使用SOCK_RAW选项在循环等待回应信息处，用户可以指定“-记洪泛选项，这时就会使用select函数来指定在一定的时间内进行回应

2.主要选项说明Ping函数主要有以下几个选项:d调试选项F_SO_DEBUG f洪泛选项F_FLOODi等待选项F_INTERVALr路由选项F_RR0UTE1广播选项MULTICAST_NOLOOP对于这些选项，尤其是路由选项、广播选项和洪泛选项都会有不同的实现代码另外，ping函数可以接受用户使用的SIGINT和SIGALARM信号来结束程序，它们分别指向了不同的结束代码，请读者阅读下面相关代码图

10.8ping主体流程图voidprintf!,%d bytesfrom%sicmp_seq=%u,r,cc,inet_ntoa*struct inaddr*from-sin_addr.s addr,icp-icmp_seq；voidprintf f,ttl=%dH,ip-ip_ttl；if timingvoidprintf!,time=%ld.%ld ms,triptime/10,triptime%10；if dupflagvoidprintfDUP!；/*check thedata*/ttifndef icmp_datacp=u_char*icp+1+8；#elsecp=u_char*icp-icmp_data+8；ttendifdp=outpack[8+sizeofstruct timeval]；for i=8；idatalen；++i,++cp,++dp{if*cp!=*dp{voidprintf!,\nwrong databyte#%d shouldbe Ox%x butwas Ox%x,r,i,*dp,*cp；cp=u_char*icp+1；for i=8；idatalen；++i,++cp{if i%32==8voidprintf\n\t；voidprintf!,%x二*cp；}break；}else{/*Weve gotsomething otherthan anECHOREPLY*/if!optionsF_VERB0SEreturn；voidprintf!,%d bytesfrom%s:cc,pr_addr from-sin_addr.s_addr；pr_icmphicp；/*#if0*//*显示其他IP选项*/cp=u_char*buf+sizeof struct iphdr；for；hlenintsizeof struct iphdr；一一hlen,++cp

3.源代码及注释1主体代码ping代码的主体部分可以四部分，首先是一些头函数及宏定义:^includesys/param.h ttinclude sys/socket.h ttinclude sys/file.h^includesys/time.h#includesys/signal.h^includenetinet/in.h ttincludenetinet/ip.h ttincludenetinet/ip_icmp.h#include arpa/inet.h ttincludenetdb.h^include unistd.httinclude stdlib.h ttincludestring.h#include stdio.httinclude ctype.h^include errno.h ttincludegetopt.h ttincluderesolv.h#define F_FL00D0x001#define F_INTERVAL0x002^defineF_NUMERIC0x004^define F_PINGFILLED0x008^define FQUIET0x010^defineF_RR0UTE0x020^define F_S0_DEBUG0x040#define F_S0_D0NTR0UTE0x080^define F_VERB0SE0x100/*多播选项*/int moptions；ttdefineMULTICAST_N0L00P0x001#defineMULTICAST_TTL0x002^defineMULTICAST_IF0x004《嵌入式Linux应用程序开发详解》一一第10章、嵌入式Linux网络编程接下来的第2部分是建立socket并处理选项Int mainintargc,char*argv[]{struct timevaltimeout；struct hostent*hp；struct sockaddr_in*to；struct protoent*proto；struct in_addr ifaddr；int i；int ch,fdmask,hold,packlen,preload；u_char*datap,packet；char target,hnamebuf[MAXHOSTNAMELEN]；u_char ttl,loop；int am_i_root；•••static char*null=NULL；/*_environ=null；*/am_i_root=getuid==0；/**建立socket连接，并且测试是否是root用户*/if s=socket AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTOJCMP0{if errno==EPERM{fprintf stderr,pingping mustrun asroot\nH；}else perrornpingsocketH；exit2；preload=0；datap=outpack[8+sizeofstruct timeval]；while ch=getopt argc,argv,ILRcdfhi1npqrstv!!!=EOFswitchch{case cnpackets=atoioptarg；if npackets=0{voidfprintfstderr,pingbad numberof packetsto transmit.\n；exit2；break；/*调用选项*/case doptions|=F_S0_DEBUG；break；/*flood选项*/case f1if!am_i_root{voidfprintfstderr,ping%s\n,r,strerror EPERM；exit⑵；options|=F_FL00D；setbuf stdout,NULL；break；/*等待选项*/case i/*wait betweensending packets*/interval=atoioptarg；if interval=0{voidfprintfstderr,pingbad timinginterval.\nn；exit2；}options|=F_INTERVAL；break；case1if!am_i_root{voidfprintfstderr,ping%s\n,r,strerror EPERM；exit2；preload=atoioptarg；if preload0{voidfprintfstderr,“pingbad preloadvalue.\n!!；exit2；break；•••defaultusage；argc-=optind；argv+=optind；if argc!=1usage；target=*argv；接下来的第3部分是用于获取地址，这里主要使用了inet_aton函数，将点分十进制地址转化为二进制地址当然，作为完整的ping程序看较完善的出错处理:memsetwhereto,0,sizeof struct sockaddr；to=struct sockaddr_in*whereto；to-sin_family=AF_INET；/*地址转换函数*/if inet_atontarget,to-sin_addr{hostname二target；}else{#if0char*addr=resolve_nametarget,0；if!addr{voidfprintfstderr,pingunknown host%s\n”,target；exit⑵；}to-sin_addr.s_addr=inet_addraddr；hostname=target；#else/*调用gethostbyname识别主机名*/hp=gethostbynametarget；if!hp{voidfprintfstderr,pingunknown host%s\n,r,target；exit2；to-sin_family=hp-h_addrtype；if hp-h_lengthint sizeofto-sin_addr{hp-h_length=sizeof to-sin_addr；memcpyto-sin_addr,hp-h_addr,hp-h_length；voidstrncpyhnamebuf,hp-h_name,sizeofhnamebuf-1；hostname=hnamebuf；ttendif接下来的一部分主要是对各个选项如路由、多播的处理，这里就不做介绍了再接下来是ping函数的最主要部分，就是接收无限循环回应信息，这里主要用到了函数recvfrom另外，对用户中断信息也有相应的处理，如下所示if to-sin_family==AF_INETvoidprintf!,PING%s%s%d databytesn”,hostname,inet_ntoa*struct inaddr*to-sin addr.s_addr,datalen；elsevoidprintf!,PING%s%d databytesn”,hostname,datalen；/*若程序接收到SIGINT或SIGALRM信号，调用相关的函数*/voidsignalSIGINT,finish；voidsignal SIGALRM,catcher；/*循环等待客户端的回应信息*/for；；{struct sockaddr_in from；register int cc；int fromlen；if optionsF_FLOOD{/*形成ICMP回应薪据包，在后面会有讲解*/pinger；/*设定等待实践*/timeout.tv_sec=0；timeout.tv_usec=10000；fdmask=1s；/*调用select函数*/《嵌入式Linux应用程序开发详解》一一第10章、嵌入式Linux网络编程if selects+1,fd_set*fdmask,fd_set*NULL,fd_set*NULL,timeout1continue；fromlen=sizeof from；/*接收客户端信息*/if cc=recvfroms,char*packet,packlen,0,struct sockaddr*from,fromlen0{if errno二二EINTRcontinue；perrorHpingrecvfromn；continue；}pr_packchar*packet,cc,from；if npacketsnreceived=npacketsbreak；}finish0；/*NOTREACHED*/return0；2其他函数下面的函数也是ping程序中用到的重要函数首先catcher函数是用户在发送SIGINT时调用的函数，在该函数中又调用了SIGALARM信号的处理来结束程序static voidcatcherint ignoreint waittime；voidignore；pinger；/*调用catcher函数*/voidsignalSIGALRM,catcher；if!npackets||ntransmittednpackets alarmu_intinterval；else{if nreceived{waittime=2*tmax/1000；if Iwaittimewaittime=1；if waittimeMAXWAIT waittime=MAXWAIT；}elsewaittime=MAXWAIT；/*调用finish函数，并设定一定的等待实践*/voidsignalSIGALRM,finish；voidalarmu_intwaittime；Pinger函数也是一个非常重要的函数，用于形成ICMP回应数据包，其中ID是该进程的ID,数据段中的前8字节用于存放时间间隔，从而可以计算ping程序从对端返回的往返时延差，这里的数据校验用到了后面定义的in_cksum函数其代码如下所示static voidpingervoid{register struct icmphdr*icp；register intcc；int i；/*形成icmp信息包，填写icmphdr结构体中的各项数据*/icp=struct icmphdr*outpack；icp-icmp_type=ICMP_ECH0；icp-icmp_code=0；icp-icmp_cksum=0；icp-icmp_seq=ntransmitted++；icp-icmp_id=ident；/*ID*/CLRicp-icmp_seq%mx_dup_ck；/*设定等待实践*/if timingvoidgettimeofdaystruct timeval*outpack

[8],struct timezone*NULL；cc二datalen+8；/*skips ICMPportion*/《嵌入式Linux应用程序开发详解》一一第10章、嵌入式Linux网络编程/*compute ICMPchecksum here*/icp-icmp_cksum=in_cksumu_short*icp,cc；i=sendtos,char*outpack,cc,0,whereto,sizeof structsockaddr；if i0||i!=cc{if i0perrorpingsendto；voidprintf f,pingwrote%s%d chars,ret=%d\n，r,hostname,cc,i；if!optionsF_QUIEToptionsF_FL00D voidwriteSTD0UT_FILEN0,D0T,1；pr_pack是数据包显示函数，分别打印出IP数据包部分和ICMP回应信息在规范诂程序中通常将数据的显示部分独立出来，这样就可以很好地加强程序的逻辑性和结构性voidpr_packchar*buf,intcc,structsockaddr_in*from{register structicmphdr*icp；register inti；register u_char*cp,*dp；/*#if0*/register u_long1；register intj；static intold_rrlen；static charold_rr[MAX_IPOPTLEN]；/*#endif*/structiphdr*ip；struct timevaltv,*tp；long triptime=0；int hlen,dupflag；voidgettimeofdaytv,struct timezone*NULL；/*检查IP数据包头信息*/ip=structiphdr*buf；hlen=ip-ip_hl2；if ccdatalen+ICMP_MINLEN{if optionsF_VERBOSEvoidfprintfstderr,pingpacket tooshort%d bytesfrom%s\nn,cc,inet_ntoa*struct in_addr*from-sin_addr.s_addr；return；/*ICMP部分显示*/cc-二hlen；icp=structicmphdr*buf+hlen；if icp-icmp_type==ICMP_ECHOREPLY{if icp-icmp_id!=ident ifreturn；/*1Twas notour ECHO*/++nreceived；if timing{ttifndef icmpdata tp=struct timeval#elsetp=structtimeval*icp+1；ttendiftvsubtv,tp；triptime*icp-icmp_data；=tv.tv_sec tsum+=triptime；if triptimetmin tmin=triptime；if*10000+tv.tv_usec/100；triptimetmax tmax=triptime；TSTicp-icmp_seq%mx_dup_ck{++nrepeats；一nreceived；dupflag=1；}else{SETicp-icmp_seq%mx_dup_ck；dupflag=0；《嵌入式Linux应用程序开发详解》一一第10章、嵌入式Linux网络编程if optionsF_QUIETreturn；if optionsFFLOODvoidwriteSTD0UT_FILEN0,BSPACE,1；else{。