pingsimulator.cpp

用rawsocket实现简单的ping程序

	// 类型字段设置成Ping Request
	pIcmpHeader->type = ICMP_ECHO_REQUEST;

	// 代码字段设置为0
	pIcmpHeader->code = 0;

	// 校验和暂时置为0
	pIcmpHeader->checksum = 0;

	// id字段为当前进程的id
	pIcmpHeader->id = htons((unsigned short) GetCurrentProcessId());

	// 填充序号字段
	pIcmpHeader->sequenceNumber = htons(sequenceNumber);

	// 填充数据段
	memset(pIcmpPacket + sizeof (ICMPHeader), 'E', DEFAULT_ICMP_DATA_SIZE);

	// 计算校验和
	pIcmpHeader->checksum = getIcmpChecksum((unsigned short*) pIcmpPacket, size);
}



// ************************************************************************************
// 计算校验和
//		功	能：计算ICMP报文的校验和字段
//		参	数：1. pData : 存放ICMP报文的缓冲区
//				2. size : 缓冲区的大小
//		返回值：整个ICMP报文的校验和
// ************************************************************************************

unsigned short getIcmpChecksum(unsigned short* pData, int size)
{
	// 首先将校验和置为0
	unsigned long checksum = 0;

	// 以2字节为单位反复累加
	while (size > 1)
	{
		checksum += * (pData++);
		size -= sizeof (unsigned short);
	}

	// 如果总字节数为奇数，则加上最后一个字节
	if (size > 0)
	{
		checksum += * (unsigned char*) pData;
	}

	// 将高16位（进位）与低16位累加
	checksum = (checksum >> 16) + (checksum & 0xFFFF);

	// 将上一步中可能产生的高16位进位再次与低16位累加
	checksum += (checksum >> 16);

	// 返回16位的网际校验和
	return (unsigned short) (~checksum);
}



// *****************************************************************************
// 显示目标主机的信息
//		功	能：显示待Ping主机的IP地址、主机名等信息
//		参	数：无
//		返回值：void
// *****************************************************************************

void showDestHostInfo()
{
	// 如果指定了"-a"选项，则获取主机名
	if (hasParam_a && 0 == strlen(destHostName))
	{
		// 根据IP地址获取主机
		hostent* pDestHost = gethostbyaddr((char*) &destIP, sizeof (destIP), AF_INET);

		// 获取主机名
		if (pDestHost != NULL && pDestHost->h_name != NULL)
		{
			strcpy(destHostName, pDestHost->h_name);
		}
	}

	// 将IP地址转换成字符串
	char ipstr[16] = {0};
	ipToString(htonl(destIP), ipstr);

	// 输出主机名和IP地址等信息
	cout << "\n--------------------------------------------------------------------------------";
	if (strlen(destHostName) != 0)
	{
		cout << "Pinging " << destHostName << " [" << ipstr << "] with " << sendBufferSize << " bytes of data :\n\n";
		memset(destHostName, 0, sizeof (destHostName));
	}
	else
	{
		cout << "Pinging " << ipstr << " with " << sendBufferSize << " bytes of data :\n\n";
	}
}



// *******************************************************************************
// 将ip地址转换成点分十进制的形式
//		功	能：将unsigned long型的IP地址转换成点分十进制形式的字符串
//		参	数：1. ip : 待转换的IP地址
//				2. ipstr : 字符缓冲区，用来保存转换后的字符串
//		返回值：void
// *******************************************************************************

void ipToString(unsigned long ip, char* ipstr)
{
	sprintf(ipstr, "%d.%d.%d.%d", (ip >> 24) & 0xFF, (ip >> 16) & 0xFF, (ip >> 8) & 0xFF, ip & 0xFF);
}



// *******************************************************************************
// 显示Ping的统计信息
//		功	能：显示对某一台主机的Ping操作的统计信息
//		参	数：statisticsRecord : 待显示的统计信息，包括发包数、收包数、往返时间等
//		返回值：void
// *******************************************************************************

void showStatisticsInfo(const StatisticsRecord& statisticsRecord)
{
	// 将目标主机的IP地址转换成点分十进制的形式
	char ipstr[16] = {0};
	ipToString(ntohl(destIP), ipstr);

	// 获得总发包数、总收包数
	unsigned long sent = statisticsRecord.totalRequests;
	unsigned long received = statisticsRecord.totalResponses;
	unsigned long lost = sent - received;

	// 输出收发包的统计信息
	cout << "\nPing statistics for " << ipstr << " :\n";
	cout << "    Packets : Sent = " << sent << ", Received = " << received 
		 << ", Lost = " << lost << " (" << (unsigned long) (((double) lost / sent) * 100) << "% loss).\n";

	// 输出时间统计信息
	if (received > 0)
	{
		cout << "Approximate round trip times in milli-seconds :\n";
		cout << "    Minimum = " << statisticsRecord.minTime << "ms, Maximum = " 
			 << statisticsRecord.maxTime << "ms, Average = " 
			 << (statisticsRecord.totalTime / received) << "ms.\n";
	}
	cout << "--------------------------------------------------------------------------------\n";
}



// **************************************************************************************
// 对接收到的数据包进行解析
//		功	能：解析接收到的数据包，判断是否为正确的Ping响应报文，如果是，则提取相关字段的值
//		参	数：1. pRecvBuffer : 接收缓冲区
//				2. pingRecord : 保存有待Ping主机的IP、Ping请求报文的id、序号，以及ttl等参数
//		返回值：如果接收到的是正确的Ping响应报文，则返回true；否则返回false
// **************************************************************************************

bool parseReceivedPacket(const char* pRecvBuffer, PingRecord& pingRecord)
{
	IPHeader* pIPHeader = (IPHeader*) pRecvBuffer;

	// 如果不是IPv4报文，或者上层协议不是ICMP，则返回false
	if ((pIPHeader->versionAndHeaderLength >> 4) != 4 || (pIPHeader->protocol != 1))
	{
		return false;
	}

	// 如果不是正在Ping的主机的IP地址，则返回false
	if (pIPHeader->srcIP != pingRecord.ipToPing)
	{
		return false;
	}

	// 计算IP报头的长度
	int ipHeaderLength = (pIPHeader->versionAndHeaderLength & 0x0F) * 4;

	// 得到ICMP报头
	ICMPHeader* pIcmpHeader = (ICMPHeader*) (pRecvBuffer + ipHeaderLength);

	// 如果不是ICMP回显响应报文，则返回false
	if (pIcmpHeader->type != ICMP_ECHO_REPLY)
	{
		return false;
	}

	// 如果id和序号不正确，则返回false
	if (pIcmpHeader->id != pingRecord.id || pIcmpHeader->sequenceNumber != pingRecord.sequenceNumber)
	{
		return false;
	}

	// 记录往返时间，保存TTL
	pingRecord.roundTripTime = GetTickCount() - pingRecord.roundTripTime;
	pingRecord.ttl = pIPHeader->timeToLive;

	// 接收到了正确的Ping响应报文，返回true
	return true;
}



// **************************************************************************************
// 显示响应信息
//		功	能：当收到正确的Ping响应报文时，调用该函数来显示响应信息，如往返时间、ttl等
//		参	数：pingRecord : 保存有往返时间、ttl等参数的结构体变量
//		返回值：void
// **************************************************************************************

void showReply(const PingRecord& pingRecord)
{
	// 将ip地址转换成点分十进制的形式
	char ipstr[16] = {0};
	ipToString(ntohl(pingRecord.ipToPing), ipstr);

	// 输出相关信息
	cout << "Reply from " << ipstr << " : bytes=" << sendBufferSize << " ";
	if (pingRecord.roundTripTime < 1)
	{
		cout << "time<1ms ";
	}
	else
	{
		cout << "time=" << pingRecord.roundTripTime << "ms ";
	}
	cout << "TTL=" << (int) pingRecord.ttl << endl;
}



// **************************************************************************************
// 更新Ping的统计信息
//		功	能：当收到正确的Ping响应报文时，更新统计信息，如收包数、往返时间等
//		参	数：1. statisticsRecord : 保存统计信息的结构体变量
//				2. pingRecord : 保存有往返时间、ttl等值的结构体变量
//		返回值：void
// **************************************************************************************

void setStatisticsRecord(StatisticsRecord& statisticsRecord, const PingRecord& pingRecord)
{
	// 将接收到的Ping响应报文的数目加1
	statisticsRecord.totalResponses++;

	// 更新总的往返时间
	statisticsRecord.totalTime += pingRecord.roundTripTime;

	// 更新最大往返时间
	if (statisticsRecord.maxTime < 0)
	{
		statisticsRecord.maxTime = pingRecord.roundTripTime;
	}
	else
	{
		statisticsRecord.maxTime = ((pingRecord.roundTripTime > statisticsRecord.maxTime) ? pingRecord.roundTripTime : statisticsRecord.maxTime);
	}
	
	// 更新最小往返时间
	if (statisticsRecord.minTime < 0)
	{
		statisticsRecord.minTime = pingRecord.roundTripTime;
	}
	else
	{
		statisticsRecord.minTime = ((pingRecord.roundTripTime < statisticsRecord.minTime) ? pingRecord.roundTripTime : statisticsRecord.minTime);
	}
}



// *************************************************************************************
// Ctrl-C和Ctrl-Break的消息处理函数
//		功	能：自定义Ctrl-C和Ctrl-Break的处理方法
//		参	数：dwCtrlType : 快捷键的类型
//		返回值：如果只想自己处理，而不由系统加以干涉，则返回TRUE；否则返回FALSE
// *************************************************************************************

BOOL WINAPI ctrlHandler(DWORD dwCtrlType)
{
	// 如果是Ctrl-C，则终止对当前主机的Ping；如果有多台目标主机，则继续Ping下一台
	if (CTRL_C_EVENT == dwCtrlType)
	{
		pingRequestsToSend = 0;
		return TRUE;
	}

	// 如果是Ctrl-Break，则终止对所有主机的Ping操作
	if (CTRL_BREAK_EVENT == dwCtrlType)
	{
		pingRequestsToSend = 0;
		numberOfHostsToPing = 0;
		return TRUE;
	}

	// 如果不是Ctrl-C或者Ctrl-Break，则交由系统来处理
	return FALSE;
}