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C++实现ping命令

2023-07-04 19:27:06 深夜i -- --

C++ ping命令网络连接 ICMP协议 Socket编程

Ping命令是一种网络工具，可以测试一个IP地址是否可以访问，并返回该地址的响应时间。在网络管理和故障排除中，Ping命令是一种必不可少的工具。

现在我们来介绍如何使用C++语言实现Ping命令。具体方式如下：

第一步：获取网络地址

我们需要获取要Ping的地址，可以通过命令行或者GUI来输入，也可以通过程序直接设置，这里以通过命令行获取为例。可以使用以下代码：


char* ip_address = argv[1];

第二步：构建ICMP请求报文

我们需要构建一个ICMP请求报文，并将其发送到目标IP地址。ICMP是Internet控制消息协议，用于在网络中发送控制消息。在C++中，可以使用sockaddr_in结构体来构建IP头和ICMP头：


typedef struct
  uint32_t seq;//序列号
  uint32_t ts;//时间戳
PingData;
typedef struct
  uint8_t type;//报文类型
  uint8_t code;//报文代码
  uint16_t checksum;//校验和
  uint16_t id;//标识号
  uint16_t seq;//序列号
  PingData data;//具体的ping数据
PingPacket;
...
PingPacket packet;
memset(&packet, 0, sizeof(packet));
packet.type = 8; //ICMP_ECHO
packet.code = 0;
packet.id = getpid() & 0xFFFF;
packet.seq = 1;//初始化序列号
...

第三步：计算校验和

计算ICMP报文的校验和，校验和可以确保数据在传输过程中没有被破坏和篡改：


packet.checksum = 0;
packet.checksum = CheckSum((uint16_t*)&packet, sizeof(packet)); //计算校验和

可以使用以下代码来计算校验和：


uint16_t CheckSum(uint16_t *buf, int sz)
{
  uint32_t sum = 0;
  while(sz > 1)
  {
    sum += *buf;
    buf++;
    sz -= 2;
  }
  if(sz == 1)
  {
    sum += *(uint8_t*)buf;
  }
  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
  sum += (sum >> 16);
  return (uint16_t)(~sum);
}

第四步：发送请求报文

将构建好的ICMP报文发送到目标IP地址，可以使用以下代码：


int sock_fd;
sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
...
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip_address);
...
sendto(sock_fd, &packet, sizeof(packet), 0, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

第五步：接收响应报文

接收目标IP地址的响应报文，并计算响应时间：


PongPacket pong_packet;
...
struct sockaddr_in from_addr;
socklen_t from_addr_len = sizeof(from_addr);
...
auto start_time = chrono::system_clock::now();
recvfrom(sock_fd, &pong_packet, sizeof(pong_packet), 0, (struct sockaddr*)&from_addr, &from_addr_len);
auto end_time = chrono::system_clock::now();
auto diff_time = chrono::duration_cast<chrono::microseconds>(end_time - start_time).count();

PongPacket是响应报文的数据结构，可以和PingPacket一样使用sockaddr_in结构体来构建。

通过Ping命令，我们可以方便地测试网络的连通性和延迟性。使用C++实现Ping命令，不仅可以加深对网络协议和通信的理解，还可以为网络管理和故障排除提供更多的工具和方法。

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