一、引言

Ping是一个用于测试网络连接的常用工具，通过发送ICMP（Internet Control Message Protocol）包并接收响应来检测目标主机是否可达。本文将深入解析ping的源码，帮助读者理解其工作原理和实现细节。

二、ping的工作原理

1.发送ICMP包

ping程序首先会构建一个ICMP包，包含源IP地址、目标IP地址、序列号、时间戳等字段。然后，通过socket编程将这个ICMP包发送到目标主机。

2.接收ICMP响应

当目标主机收到ping请求时，它会构造一个ICMP响应包，包含源IP地址、目标IP地址、序列号、时间戳等字段。然后，通过socket编程将这个ICMP响应包发送回源主机。

3.计算往返时间

源主机在收到ICMP响应包后，会计算往返时间（RTT，Round Trip Time），即发送ICMP包到接收ICMP响应包所需的时间。

4.输出结果

ping程序会统计发送的ICMP包数量、接收到的ICMP包数量、平均往返时间等信息，并将结果显示在终端上。

三、ping的源码解析

以下是ping程序的一个简单实现，使用C语言编写：

`c

include <stdio.h>

include <stdlib.h>

include <unistd.h>

include <string.h>

include <sys/socket.h>

include <netinet/ip.h>

include <netinet/icmp.h>

define MAXPACKETSIZE 8192

int main(int argc, char *argv[]) { struct sockaddrin destaddr; int sockfd; struct iphdr *ipheader; struct icmp *icmpheader; struct timeval starttime, end_time; unsigned char packet[MAXPACKETSIZE]; int packet_size = sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct icmp);

if (argc < 2) {
    printf("Usage: %s <target_ip>\n", argv[0]);
    exit(1);
}
// 创建socket
sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
if (sock_fd < 0) {
    perror("socket");
    exit(1);
}
// 设置目标地址
memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
dest_addr.sin_family = AF_INET;
dest_addr.sin_port = 0;
dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
// 构造ICMP包
ip_header = (struct iphdr *)packet;
icmp_header = (struct icmp *)(packet + sizeof(struct iphdr));
ip_header->version = 4;
ip_header->ihl = 5;
ip_header->tos = 0;
ip_header->tot_len = htons(packet_size);
ip_header->id = htons(54321);
ip_header->frag_offset = 0;
ip_header->ttl = 64;
ip_header->protocol = IPPROTO_ICMP;
ip_header->check = 0;
ip_header->saddr = inet_addr("0.0.0.0");
ip_header->daddr = dest_addr.sin_addr.s_addr;
icmp_header->type = ICMP_ECHO_REQUEST;
icmp_header->code = 0;
icmp_header->checksum = 0;
icmp_header->id = htons(54321);
icmp_header->seq = 1;
// 计算校验和
icmp_header->checksum = calculate_checksum(packet, packet_size);
// 发送ICMP包
gettimeofday(&start_time, NULL);
sendto(sock_fd, packet, packet_size, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
gettimeofday(&end_time, NULL);
// 接收ICMP响应
memset(packet, 0, sizeof(packet));
socklen_t dest_addr_len = sizeof(dest_addr);
recvfrom(sock_fd, packet, MAX_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr, &dest_addr_len);
// 计算往返时间
unsigned long rtt = (end_time.tv_sec - start_time.tv_sec) * 1000 + (end_time.tv_usec - start_time.tv_usec) / 1000;
printf("RTT: %lu ms\n", rtt);
// 关闭socket
close(sock_fd);
return 0;

}

unsigned short calculate_checksum(unsigned short buffer, int size) { unsigned long sum = 0; for (; size > 1; size -= 2) { sum += buffer++; } if (size == 1) { sum += (unsigned char )buffer; } sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff); sum += (sum >> 16); return (unsigned short)(~sum); } `

1.创建socket：使用socket编程创建一个原始套接字，用于发送和接收ICMP包。

2.设置目标地址：构造一个指向目标IP地址的结构体，用于指定目标主机。

3.构造ICMP包：根据IP头部和ICMP头部的要求，构造一个ICMP包，并计算校验和。

4.发送ICMP包：使用sendto函数发送ICMP包到目标主机。

5.接收ICMP响应：使用recvfrom函数接收目标主机返回的ICMP响应包。

6.计算往返时间：计算发送ICMP包到接收ICMP响应包所需的时间。

7.关闭socket：关闭socket连接。

四、总结

本文深入解析了ping的源码，介绍了其工作原理和实现细节。通过理解ping的源码，读者可以更好地掌握网络通信原理，为后续的学习和研究打下坚实基础。