程序中主要的函数
void alarm_handler(int)/*SIGALRM处理程序*/
void int_handler(int)/*SIGINT处理程序*/
void set_sighandler()/*设置信号处理程序*/
void send_ping()/*发送ping消息*/
void recv_reply()/*接收ping应答*/
u16 checksum(u8 *buf, int len)/*计算校验和*/
int handle_pkt()/*ICMP应答消息处理*/
void get_statistics(int, int)/*统计ping命令的检测结果*/
void bail(const char *)/*错误报告*/
头文件：ping.h
#define ICMP_ECHOREPLY 0 /* Echo应答*/
#define ICMP_ECHO/*Echo请求*/
#define BUFSIZE 1500/*发送缓存最大值*/
#define DEFAULT_LEN 56 /**ping消息数据默认大小/
/*数据类型别名*/
typedef unsigned char u8
typedef unsigned short u16
typedef unsigned int u32
/*ICMP消息头部*/
struct icmphdr {
u8 type/*定义消息类型*/
u8 code /*定义消息代码*/
u16 checksum /*定义校验*/
union{
struct{
u16 id
u16 sequence
}echo
u32 gateway
struct{
u16 unsed
u16 mtu
}frag/*pmtu实现*/
}un
/*ICMP数据占位符*/
u8 data[0]
#define icmp_id un.echo.id
#define icmp_seq un.echo.sequence
}
#define ICMP_HSIZE sizeof(struct icmphdr)
/*定义一个IP消息头部结构体*/
struct iphdr {
u8 hlen:4, ver:4 /*定义4位首部长度，和IP版本号为IPV4*/
u8 tos /*8位服务类型TOS*/
u16 tot_len /*16位总长度*/
u16 id /*16位标志位*/
u16 frag_off /*3位标志位*/
u8 ttl /*8位生存周期*/
u8 protocol /*8位协议*/
u16 check /*16位IP首部校验和*/
u32 saddr /*32位源IP地址*/
u32 daddr /*32位目的IP地址*/
}
char *hostname /*被ping的主机名*/
int datalen = DEFAULT_LEN /*ICMP消息携带的数据长度*/
char sendbuf[BUFSIZE] /*发送字符串数组*/
char recvbuf[BUFSIZE] /*接收字符串数组*/
int nsent /*发送的ICMP消息序号*/
int nrecv /*接收的ICMP消息序号*/
pid_t pid /*ping程序的进程PID*/
struct timeval recvtime /*收到ICMP应答的时间戳*/
int sockfd /*发送和接收原始套接字*/
struct sockaddr_in dest /*被ping的主机IP*/
struct sockaddr_in from /*发送ping应答消息的主机IP*/
struct sigaction act_alarm
struct sigaction act_int
/*函数原型*/
void alarm_handler(int) /*SIGALRM处理程序*/
void int_handler(int) /*SIGINT处理程序*/
void set_sighandler() /*设置信号处理程序*/
void send_ping() /*发送ping消息*/
void recv_reply() /*接收ping应答*/
u16 checksum(u8 *buf, int len)/*计算校验和*/
int handle_pkt() /*ICMP应答消息处理*/
void get_statistics(int, int) /*统计ping命令的检测结果*/
void bail(const char *) /*错误报告*/
源程序2：ping.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/time.h> /*是Linux系统的日期时间头文件*/
#include<unistd.h> /* 是POSIX标准定义的unix类系统定义符号常量的头文件，包含了许多UNIX系统服务的函数原型，例如read函数、write函数和getpid函数*/
#include<string.h>
#include<sys/socket.h> /*对与引用socket函数必须*/
#include<sys/types.h>
#include<netdb.h> /*定义了与网络有关的结构，变量类型，宏，函数。函数gethostbyname()用*/
#include<errno.h> /*sys/types.h中文名称为基本系统数据类型*/
#include<arpa/inet.h> /*inet_ntoa()和inet_addr()这两个函数，包含在 arpa/inet.h*/
#include<signal.h> /*进程对信号进行处理*/
#include<netinet/in.h> /*互联网地址族*/
#include"ping.h"
#define IP_HSIZE sizeof(struct iphdr) /*定义IP_HSIZE为ip头部长度*/
#define IPVERSION 4 /*定义IPVERSION为4，指出用ipv4*/
/*设置的时间是一个结构体，倒计时设置，重复倒时，超时值设为1秒*/
struct itimerval val_alarm={.it_interval.tv_sec = 1,
.it_interval.tv_usec=0,
.it_value.tv_sec=0,
.it_value.tv_usec=1
}
int main(int argc,char **argv)/*argc表示隐形程序命令行中参数的数目，argv是一个指向字符串数组指针，其中每一个字符对应一个参数*/
{
struct hostent *host/*该结构体属于include<netdb.h>*/
int on =1
if(argc<2){/*判断是否输入了地址*/
printf("Usage: %s hostname\n",argv[0])
exit(1)
}
if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL){/*gethostbyname()返回对应于给定主机名的包含主机名字和地址信息的结构指针,*/
perror("can not understand the host name")/*理解不了输入的地址*/
exit(1)
}
hostname=argv[1]/*取出地址名*/
memset(&dest,0,sizeof dest) /*将dest中前sizeof(dest)个字节替换为0并返回s,此处为初始化,给最大内存清零*/
dest.sin_family=PF_INET /*PF_INET为IPV4，internet协议，在<netinet/in.h>中，地址族*/
dest.sin_port=ntohs(0) /*端口号,ntohs()返回一个以主机字节顺序表达的数。*/
dest.sin_addr=*(struct in_addr *)host->h_addr_list[0]/*host->h_addr_list[0]是地址的指针.返回IP地址，初始化*/
if((sockfd = socket(PF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP))<0){ /*PF_INEI套接字协议族，SOCK_RAW套接字类型，IPPROTO_ICMP使用协议，调用socket函数来创建一个能够进行网络通信的套接字。这里判断是否创建成功*/
perror("raw socket created error")
exit(1)
}
setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,&on,sizeof(on)) /*设置当前套接字选项特定属性值，sockfd套接字，IPPROTO_IP协议层为IP层，IP_HDRINCL套接字选项条目，套接字接收缓冲区指针，sizeof(on)缓冲区长度的长度*/
setuid(getuid())/*getuid()函数返回一个调用程序的真实用户ID,setuid()是让普通用户可以以root用户的角色运行只有root帐号才能运行的程序或命令。*/
pid=getpid()/*getpid函数用来取得目前进程的进程识别码*/
set_sighandler()/*对信号处理*/
printf("Ping %s(%s): %d bytes data in ICMP packets.\n",
argv[1],inet_ntoa(dest.sin_addr),datalen)
if((setitimer(ITIMER_REAL,&val_alarm,NULL))==-1)/*定时函数*/
bail("setitimer fails.")
recv_reply()/*接收ping应答*/
return 0
}
/*发送ping消息*/
void send_ping(void)
{
struct iphdr *ip_hdr /*iphdr为IP头部结构体*/
struct icmphdr *icmp_hdr /*icmphdr为ICMP头部结构体*/
int len
int len1
/*ip头部结构体变量初始化*/
ip_hdr=(struct iphdr *)sendbuf /*字符串指针*/
ip_hdr->hlen=sizeof(struct iphdr)>>2 /*头部长度*/
ip_hdr->ver=IPVERSION /*版本*/
ip_hdr->tos=0 /*服务类型*/
ip_hdr->tot_len=IP_HSIZE+ICMP_HSIZE+datalen /*报文头部加数据的总长度*/
ip_hdr->id=0 /*初始化报文标识*/
ip_hdr->frag_off=0 /*设置flag标记为0*/
ip_hdr->protocol=IPPROTO_ICMP/*运用的协议为ICMP协议*/
ip_hdr->ttl=255 /*一个封包在网络上可以存活的时间*/
ip_hdr->daddr=dest.sin_addr.s_addr /*目的地址*/
len1=ip_hdr->hlen<<2 /*ip数据长度*/
/*ICMP头部结构体变量初始化*/
icmp_hdr=(struct icmphdr *)(sendbuf+len1) /*字符串指针*/
icmp_hdr->type=8 /*初始化ICMP消息类型type*/
icmp_hdr->code=0 /*初始化消息代码code*/
icmp_hdr->icmp_id=pid /*把进程标识码初始给icmp_id*/
icmp_hdr->icmp_seq=nsent++ /*发送的ICMP消息序号赋值给icmp序号*/
memset(icmp_hdr->data,0xff,datalen)/*将datalen中前datalen个字节替换为0xff并返回icmp_hdr-dat*/
gettimeofday((struct timeval *)icmp_hdr->data,NULL) /* 获取当前时间*/
len=ip_hdr->tot_len /*报文总长度赋值给len变量*/
icmp_hdr->checksum=0 /*初始化*/
icmp_hdr->checksum=checksum((u8 *)icmp_hdr,len) /*计算校验和*/
sendto(sockfd,sendbuf,len,0,(struct sockaddr *)&dest,sizeof (dest))/*经socket传送数据*/
}
/*接收程序发出的ping命令的应答*/
void recv_reply()
{
int n,len
int errno
n=nrecv=0
len=sizeof(from) /*发送ping应答消息的主机IP*/
while(nrecv<4){
if((n=recvfrom(sockfd,recvbuf,sizeof recvbuf,0,(struct sockaddr *)&from,&len))<0){/*经socket接收数据,如果正确接收返回接收到的字节数，失败返回0.*/
if(errno==EINTR)/*EINTR表示信号中断*/
continue
bail("recvfrom error")
}
gettimeofday(&recvtime,NULL) /*记录收到应答的时间*/
if(handle_pkt())/*接收到错误的ICMP应答信息*/
continue
nrecv++
}
get_statistics(nsent,nrecv)/*统计ping命令的检测结果*/
}
/*计算校验和*/
u16 checksum(u8 *buf,int len)
{
u32 sum=0
u16 *cbuf
cbuf=(u16 *)buf
while(len>1){
sum+=*cbuf++
len-=2
}
if(len)
sum+=*(u8 *)cbuf
sum=(sum>>16)+(sum &0xffff)
sum+=(sum>>16)
return ~sum
}
/*ICMP应答消息处理*/
int handle_pkt()
{
struct iphdr *ip
struct icmphdr *icmp
int ip_hlen
u16 ip_datalen /*ip数据长度*/
double rtt /* 往返时间*/
struct timeval *sendtime
ip=(struct iphdr *)recvbuf
ip_hlen=ip->hlen <<2
ip_datalen=ntohs(ip->tot_len)-ip_hlen
icmp=(struct icmphdr *)(recvbuf+ip_hlen)
if(checksum((u8 *)icmp,ip_datalen))/*计算校验和*/
return -1
if(icmp->icmp_id!=pid)
return -1
sendtime=(struct timeval *)icmp->data/*发送时间*/
rtt=((&recvtime)->tv_sec-sendtime->tv_sec)*1000+((&recvtime)->tv_usec-sendtime->tv_usec)/1000.0/* 往返时间*/
/*打印结果*/
printf("%d bytes from %s:icmp_seq=%u ttl=%d rtt=%.3f ms\n",
ip_datalen, /*IP数据长度*/
inet_ntoa(from.sin_addr),/*目的ip地址*/
icmp->icmp_seq, /*icmp报文序列号*/
ip->ttl,/*生存时间*/
rtt) /*往返时间*/
return 0
}
/*设置信号处理程序*/
void set_sighandler()
{
act_alarm.sa_handler=alarm_handler
if(sigaction(SIGALRM,&act_alarm,NULL)==-1)/*sigaction()会依参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。参数signum指所要捕获信号或忽略的信号，&act代表新设置的信号共用体，NULL代表之前设置的信号处理结构体。这里判断对信号的处理是否成功。*/
bail("SIGALRM handler setting fails.")
act_int.sa_handler=int_handler
if(sigaction(SIGINT,&act_int,NULL)==-1)
bail("SIGALRM handler setting fails.")
}
/*统计ping命令的检测结果*/
void get_statistics(int nsent,int nrecv)
{
printf("--- %s ping statistics ---\n",inet_ntoa(dest.sin_addr))/*将网络地址转换成“.”点隔的字符串格式。*/
printf("%d packets transmitted, %d received, %0.0f%% ""packet loss\n",
nsent,nrecv,1.0*(nsent-nrecv)/nsent*100)
}
/*错误报告*/
void bail(const char * on_what)
{
fputs(strerror(errno),stderr) /*:向指定的文件写入一个字符串（不写入字符串结束标记符‘\0’）。成功写入一个字符串后，文件的位置指针会自动后移，函数返回值为0；否则返回EOR(符号常量，其值为-1)。*/
fputs(":",stderr)
fputs(on_what,stderr)
fputc('\n',stderr) /*送一个字符到一个流中*/
exit(1)
}
/*SIGINT（中断信号）处理程序*/
void int_handler(int sig)
{
get_statistics(nsent,nrecv) /*统计ping命令的检测结果*/
close(sockfd) /*关闭网络套接字*/
exit(1)
}
/*SIGALRM（终止进程）处理程序*/
void alarm_handler(int signo)
{
send_ping() /*发送ping消息*/
}
程序执行：
1、程序编译。在linux终端下执行如下命令：
gcc ping.h -o myping -std=gnu99
因为原始套接字的创建需要root用户权限，所以为了能让所有的其他用户也可以使用该程序，需要通过如下命令设置myping的set-user-id位：
$sudo chmod u+s myping
每个Linux进程都有三个相互关联的间隔定时器。其各自的间隔计数器都定义在进程的task_struct结构中，如下所示（include/linux/sched.h）：struct task_struct｛
……
unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value
unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_incr
struct timer_list real_timer
……
}
（1）真实间隔定时器（ITIMER_REAL）：这种间隔定时器在启动后，不管进程是否运行，每个时钟滴答都将其间隔计数器减1。当减到0值时，内核向进程发送SIGALRM信号。结构类型task_struct中的成员it_real_incr则表示真实间隔定时器的间隔计数器的初始值，而成员 it_real_value则表示真实间隔定时器的间隔计数器的当前值。由于这种间隔定时器本质上与上一节的内核定时器时一样的，因此Linux实际上是通过real_timer这个内嵌在task_struct结构中的内核动态定时器来实现真实间隔定时器ITIMER_REAL的。
（2）虚拟间隔定时器ITIMER_VIRT：也称为进程的用户态间隔定时器。结构类型task_struct中成员it_virt_incr 和it_virt_value分别表示虚拟间隔定时器的间隔计数器的初始值和当前值，二者均以时钟滴答次数位计数单位。当虚拟间隔定时器启动后，只有当进程在用户态下运行时，一次时钟滴答才能使间隔计数器当前值it_virt_value减1。当减到0值时，内核向进程发送SIGVTALRM信号（虚拟闹钟信号），并将it_virt_value重置为初值it_virt_incr。具体请见7.4.3节中的do_it_virt()函数的实现。
（3）PROF间隔定时器ITIMER_PROF：进程的task_struct结构中的it_prof_value和 it_prof_incr成员分别表示PROF间隔定时器的间隔计数器的当前值和初始值（均以时钟滴答为单位）。当一个进程的PROF间隔定时器启动后，则只要该进程处于运行中，而不管是在用户态或核心态下执行，每个时钟滴答都使间隔计数器it_prof_value值减1。当减到0值时，内核向进程发送 SIGPROF信号，并将it_prof_value重置为初值it_prof_incr。具体请见7.4.3节的do_it_prof()函数。
Linux在include/linux/time.h头文件中为上述三种进程间隔定时器定义了索引标识，如下所示：
#define ITIMER_REAL 0
#define ITIMER_VIRTUAL 1
#define ITIMER_PROF 2
数据结构：struct itimerval,struct timerval,struct sigaction()
系统调用：time(),gettimeofday(),sigemptyset(),sigaction(),settimer().
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