pingsimulator.cpp

用rawsocket实现简单的ping程序

			else  // 如果都不是以上选项，则认为是目的主机的IP地址或者主机名
			{
				destIP = inet_addr(argv[i]);
				if (destIP != INADDR_NONE)
				{
					hasDestHost = true;
					onlyOneDestHost = true;
					memset(destHostName, 0, sizeof (destHostName));
					continue;
				}
				else if (0 == strcmp(argv[i] + strlen(argv[i]) - 2, ".*"))
				{
					// 用数字1替换末尾的*号，并重新尝试转换
					char* str = new char[strlen(argv[i]) + 1];
					strcpy(str, argv[i]);
					str[strlen(str) - 1] = '1';
					// 再次尝试进行转换
					destIP = inet_addr(str);
					if (destIP != INADDR_NONE)
					{
						hasDestHost = true;
						onlyOneDestHost = false;
						memset(destHostName, 0, sizeof (destHostName));
						continue;
					}
				}

				// 如果上面的转换都没有成功，则认为用户输入的是目标主机的主机名
				hostent* pDestHost = gethostbyname(argv[i]);
				if (pDestHost != NULL && pDestHost->h_addr_list != NULL)
				{
					destIP = (*(in_addr*) pDestHost->h_addr_list[0]).S_un.S_addr;
					hasDestHost = true;
					onlyOneDestHost = true;
					strcpy(destHostName, argv[i]);
					continue;
				}
				else
				{
					cout << "\n错误：\n";
					cout << "    参数\"" << argv[i] << "\"不是有效的IP地址或者主机名.\n";
					return false;
				}
			}
		}  // for循环结束
		return true;
	}
}



// ********************************************************************************
// 显示命令的使用方法
//		功	能：输出程序的用法、选项、以及提示信息
//		参	数：无
//		返回值：void
// ********************************************************************************

void showUsage()
{
	// 输出使用方法
	cout << "用法 :\n";
	cout << "    PingSimulator.exe [-t] [-a] [-n count] [-l size] [i TTL] [-v TOS]\n";
	cout << "                      [-w timeout] [-1] [-2] target_name\n";

	// 输出选项的详细介绍
	cout << "选项:\n";
	cout.setf(ios::left);
	cout << "    " << setw(16) << "-t" << "Ping 指定的主机，直到按[Ctrl-C]键强行终止.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-a" << "将目的主机的IP地址解析为主机名.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-n count" << "发送count个Ping请求报文.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-l size" << "设定发送缓冲区的大小为size字节.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-i TTL" << "设定生存时间为TTL指定的数值.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-v TOS" << "设定服务类型为TOS指定的数值.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-w timeout" << "设定每一个Ping响应报文的超时时间为timeout毫秒.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-1" << "仅对指定的一台主机进行Ping操作.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "-2" << "对指定的多台主机进行Ping操作.\n\n";
	cout << "    " << setw(16) << "target_name" << "目的主机的IP地址或者主机名.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "  " << "如果指定了参数\"-1\"，则target_name表示唯一的目的主机.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "  " << "如果指定了参数\"-2\"，则target_name表示多个目的主机.\n";
	cout << "    " << setw(16) << "  " << "如果没有指定这两个参数，则根据target_name的形式自动进行判断.\n";

	// 显示提示
	cout << "提示：\n";
	cout << "    在Ping的过程当中，您可以使用 [Ctrl-C] 键终止对某一台主机的Ping操作\n";
	cout << "    也可是使用 [Ctrl-Break] 键来终止对全部主机的Ping操作\n\n";

	// 暂停一下
	system("pause");
}



// *********************************************************************************
// 检测参数是否存在冲突的情况
//		功	能：检测是否有不能共存的参数，如果有，则输出错误信息
//		参	数：无
//		返回值：如果参数不存在冲突，则返回true；否则返回false
// *********************************************************************************

bool checkParams()
{
	// 选项"-t"与"-n count"不能共存
	if (hasParam_t && hasParam_n_count)
	{
		cout << "\n错误：\n";
		cout << "    选项\"-t\"表示不停的Ping，而\"-n count\"指定Ping的次数，二者不能同时使用.\n";
		return false;
	}

	// 选项"-1"与"-2"不能共存
	if (hasParam_1 && hasParam_2)
	{
		cout << "\n错误：\n";
		cout << "    选项\"-1\"表示仅有一台目标主机，选项\"-2\"表示有多台目标主机，二者不能同时使用.\n";
		return false;
	}
	
	// 检测是否已经获得了目标主机的IP地址，如果没有，则报错
	if (!hasDestHost)
	{
		cout << "\n错误：\n";
		cout << "    必须指定目标主机的IP地址或者主机名.\n";
		return false;
	}

	// 检测IP地址的类型与参数是否不匹配
	if (hasDestHost && onlyOneDestHost && hasParam_2)
	{
		cout << "\n错误：\n";
		cout << "    选项\"-2\"表示有多台目标主机，与目的IP的类型不匹配.\n";
		return false;
	}

	// 检测IP地址的类型与参数是否不匹配
	if (hasDestHost && !onlyOneDestHost && hasParam_1)
	{
		cout << "\n错误：\n";
		cout << "    选项\"-1\"表示仅有一台目标主机，与目的IP的类型不匹配.\n";
		return false;
	}

	// 如果没有发生以上冲突，则认为参数都是有效的
	return true;
}



// ************************************************************************************
// 设置socket选项
//		功	能：对创建的原始套接字的选项进行设定或更改
//		参	数：无
//		返回值：void
// ************************************************************************************

void setSocketOptions()
{
	// 设置发送缓冲区的大小
	setsockopt(rawSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (char*) &sendBufferSize, sizeof (sendBufferSize));

	// 设置ttl
	setsockopt(rawSocket, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char*) &ttl, sizeof (ttl));

	// 设置tos
	setsockopt(rawSocket, IPPROTO_IP, IP_TOS, (char*) tos, sizeof (tos));

	// 设置超时时间
	setsockopt(rawSocket, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (char*) &timeout, sizeof (timeout));
	setsockopt(rawSocket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*) &timeout, sizeof (timeout));
}



// ***********************************************************************************
// 对目标主机进行Ping操作
//		功	能：对一台或多台目标主机进行Ping操作
//		参	数：无
//		返回值：void
// ***********************************************************************************

void ping()
{
	// 获取目标主机的数目
	numberOfHostsToPing = (onlyOneDestHost ? 1 : 255);

	// 循环处理每一个目标主机
	while (numberOfHostsToPing > 0)
	{
		// 重置要发送的Ping请求报文的数目
		pingRequestsToSend = totalPingRequests;

		// 初始化统计信息
		StatisticsRecord statisticsRecord;
		memset(&statisticsRecord, 0, sizeof (statisticsRecord));
		statisticsRecord.maxTime = -1;  // 负数表示无效值，即没有目前还没有收到Ping响应报文
		statisticsRecord.minTime = -1;  // 负数表示无效值，即没有目前还没有收到Ping响应报文

		// 显示目标主机的主机名或者IP地址等信息
		showDestHostInfo();

		// 填充目标主机的socket地址
		sockaddr_in destSocketAddress;
		memset(&destSocketAddress, 0, sizeof (destSocketAddress));
		destSocketAddress.sin_family = AF_INET;
		destSocketAddress.sin_addr.S_un.S_addr = destIP;

		// Ping当前的目标主机
		while (pingRequestsToSend > 0)  // 当指定数目的Ping请求未发送完时，继续进行Ping操作
		{
			// 构造Ping请求报文
			char icmpSendBuffer[sizeof (ICMPHeader) + DEFAULT_ICMP_DATA_SIZE];
			fillIcmpPacket(icmpSendBuffer, sizeof (ICMPHeader) + DEFAULT_ICMP_DATA_SIZE);

			// 记录当前时间以及报文的序号
			PingRecord pingRecord;
			pingRecord.ipToPing = destIP;
			pingRecord.id = htons((unsigned short) GetCurrentProcessId());
			pingRecord.sequenceNumber = htons(sequenceNumber++);
			pingRecord.roundTripTime = GetTickCount();

			// 发送Ping请求报文
			if (SOCKET_ERROR == sendto(rawSocket, icmpSendBuffer, sizeof (icmpSendBuffer), 0, (sockaddr*) &destSocketAddress, sizeof (destSocketAddress)))
			{
				cout << "发送Ping请求报文失败.\n";
				return;
			}
			else  // 发送成功，将已发送的Ping请求报文数目加1
			{
				statisticsRecord.totalRequests++;
			}
			
			// 准备接收Ping响应报文
			sockaddr_in from;  // 发送响应报文的socket地址
			int fromLength = sizeof (from);  // socket地址的长度
			int recvDataLength = 0;  // 接收到的数据的长度
			char recvIcmpBuffer[MAX_ICMP_PACKET_SIZE];  // 接收缓冲区

			// 循环接收Ping响应报文，直到获得所需的Ping响应，或者超时
			while (true)
			{
				recvDataLength = recvfrom(rawSocket, recvIcmpBuffer, MAX_ICMP_PACKET_SIZE, 0, (sockaddr*) &from, & fromLength);
				if (recvDataLength != SOCKET_ERROR)  // 接收到数据
				{
					// 对接收到的数据报进行解析，如果是正确的Ping响应报文则显示之，并更新统计信息
					if (parseReceivedPacket(recvIcmpBuffer, pingRecord))
					{
						showReply(pingRecord);  // 显示响应信息
						setStatisticsRecord(statisticsRecord, pingRecord);  // 更新统计信息
						Sleep(1000);  // 暂停1秒后，发送下一个Ping请求
						break;
					}
					else  // 如果接收到了错误的包，则重新接收
					{
						continue;
					}
				}
				else if (WSAETIMEDOUT == WSAGetLastError())  // 如果超时，则输出超时信息，并发送下一个Ping请求
				{
					cout << "Request timed out.\n";
					break;
				}
				else  // 接收出错
				{
					cout << "接收Ping响应报文时发生错误.\n";
					return;
				}
			}

			// 如果没有启用"-t"选项，则将需要发送的Ping请求报文的数目减1
			if (!hasParam_t)
			{
				pingRequestsToSend--;
			}
		}

		// 输出统计信息
		showStatisticsInfo(statisticsRecord);

		// 将未处理的目标主机的数目减1
		numberOfHostsToPing--;

		// 将目标主机设为当前所Ping主机的下一台
		destIP = (htonl)((ntohl)(destIP) + 1);
	}
}



// ***********************************************************************************
// 填充ICMP报文
//		功	能：填充ICMP报文的各个字段
//		参	数：1. pIcmpPacket : 发送缓冲区，用来存放待发送的Ping请求报文
//				2. size : 发送缓冲区的大小
//		返回值：void
// ***********************************************************************************

void fillIcmpPacket(char* pIcmpPacket, int size)
{
	ICMPHeader* pIcmpHeader = (ICMPHeader*) pIcmpPacket;