🚀 作者 ：“碼上有前”
🚀 文章簡介 ：Python開發(fā)技術(shù)
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代碼見資源，效果圖如下

一、實驗要求

1. 基本要求：理解 ping 工作原理，編程實現(xiàn) ping 程序。
2. 設(shè)計語言：Python、C/C++。
3. 原理：發(fā)送 ICMP 的回送請求報文，接收 ICMP 報文，并分析該報文（可能收到差錯報告報文，也可能正常收到 ICMP 回送回答報文）。
4. 技術(shù)難點：構(gòu)造 ICMP 回送請求報文并封裝到 IP 數(shù)據(jù)報中，將該 IP 數(shù)據(jù)報發(fā)送出去并分析收到的結(jié)果，輸出結(jié)果中一些統(tǒng)計信息的計算與呈現(xiàn)（圖形化界面）。帶有不同參數(shù)運行程序，其結(jié)果不同，即實現(xiàn) windows 中 ping 命令部分選項功能，例如，發(fā)送 ICMP 報文數(shù)量、IP 中 TTL 設(shè)置等。

二、協(xié)議原理

2.1 Ping工作原理

ping命令是一種常用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具，可用于測試主機(jī)之間的連通性和測量往返時間（RTT）。您可以在命令行界面中使用ping命令，并指定目標(biāo)主機(jī)的IP地址或域名來執(zhí)行以下操作：

1. 發(fā)送ICMP Echo請求：當(dāng)您在命令行中輸入ping命令并指定目標(biāo)主機(jī)的IP地址或域名時，您的計算機(jī)將創(chuàng)建一個Internet控制消息協(xié)議（ICMP）Echo請求數(shù)據(jù)包，并將其發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)。
2. 目標(biāo)主機(jī)響應(yīng)：目標(biāo)主機(jī)接收到ICMP Echo請求后，將生成一個ICMP Echo回復(fù)數(shù)據(jù)包，并將其發(fā)送回源主機(jī)。
3. 測量往返時間（RTT）：源主機(jī)接收到ICMP Echo回復(fù)后，將記錄下往返時間（RTT），即從發(fā)送請求到接收回復(fù)所經(jīng)過的時間。
4. 顯示結(jié)果：Ping命令將顯示目標(biāo)主機(jī)的響應(yīng)時間和成功率。通常，它還會顯示往返時間的統(tǒng)計信息，如最小、最大和平均往返時間。
   值得注意的是，Ping命令使用ICMP協(xié)議來進(jìn)行通信。ICMP是在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）層上運行的協(xié)議，它用于在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸有關(guān)網(wǎng)絡(luò)狀況和錯誤的信息。Ping命令利用ICMP Echo請求和回復(fù)消息來測試主機(jī)之間的連通性。
   Ping命令的工作原理有助于確定主機(jī)是否可達(dá)、網(wǎng)絡(luò)是否正常運行以及網(wǎng)絡(luò)延遲的情況。它是一種簡單而有效的網(wǎng)絡(luò)診斷工具，廣泛用于網(wǎng)絡(luò)故障排除和性能測試。

2.2 Ping命令作用

1. 檢測主機(jī)連通性：通過發(fā)送ICMP Echo請求消息到目標(biāo)主機(jī)，ping命令可以確定目標(biāo)主機(jī)是否可達(dá)。如果目標(biāo)主機(jī)響應(yīng)請求并發(fā)送回ICMP Echo回復(fù)消息，那么ping命令將顯示成功的結(jié)果。如果目標(biāo)主機(jī)未響應(yīng)，ping命令將顯示超時錯誤。
2. 測量往返時間（RTT）：ping命令還可以測量從發(fā)送請求到接收回復(fù)所經(jīng)過的時間，即往返時間（RTT）。它會發(fā)送多個ICMP Echo請求，并記錄每個請求的往返時間。通常，ping命令會顯示每個請求的RTT，并提供有關(guān)最小、最大和平均RTT的統(tǒng)計信息。
3. 檢測數(shù)據(jù)包丟失：ping命令還可以檢測數(shù)據(jù)包丟失的情況。如果目標(biāo)主機(jī)未能響應(yīng)所有的ICMP Echo請求，ping命令將顯示丟失的數(shù)據(jù)包百分比。這可以幫助確定網(wǎng)絡(luò)中存在的丟包問題。
4. 追蹤路由路徑：在某些操作系統(tǒng)上，ping命令還提供了一種追蹤路由路徑的功能，稱為"traceroute"或"tracert"。它通過發(fā)送一系列的ICMP Echo請求，逐跳地追蹤到目標(biāo)主機(jī)的路徑。每個中間路由器都會響應(yīng)一個ICMP回復(fù)，顯示其IP地址和往返時間，從而幫助您確定數(shù)據(jù)包傳輸?shù)穆窂健?br /> 總而言之，ping命令是一種簡單而有用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具，可用于測試主機(jī)之間的連通性、測量往返時間和檢測數(shù)據(jù)包丟失。它可以幫助網(wǎng)絡(luò)管理員診斷和排除網(wǎng)絡(luò)問題，并提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)性能的基本信息。

2.3 IP協(xié)議

IP協(xié)議（Internet Protocol）是互聯(lián)網(wǎng)上最基礎(chǔ)和最核心的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。它定義了在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)規(guī)范。IP協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分割成稱為數(shù)據(jù)包（或數(shù)據(jù)報）的小塊，并在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由和傳輸。
以下是IP協(xié)議的一些關(guān)鍵特點：

1. 數(shù)據(jù)包格式：IP協(xié)議定義了數(shù)據(jù)包的格式，包括頭部和有效載荷。IP頭部包含了源IP地址和目標(biāo)IP地址，以及其他用于數(shù)據(jù)傳輸和路由的控制信息。有效載荷是要傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)。
2. 數(shù)據(jù)包路由：IP協(xié)議使用IP地址來標(biāo)識和定位主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)。每個設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中都有一個唯一的IP地址。當(dāng)數(shù)據(jù)包從源主機(jī)發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)時，IP協(xié)議使用路由表來確定數(shù)據(jù)包的下一個跳，并通過網(wǎng)絡(luò)中的路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，直到達(dá)到目標(biāo)主機(jī)。
3. 分組和重組：IP協(xié)議將數(shù)據(jù)分割成小塊，稱為數(shù)據(jù)包。這種分割允許大量的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行分段傳輸，并在接收端重新組裝為完整的數(shù)據(jù)。這種分組和重組的機(jī)制使得IP協(xié)議能夠適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和傳輸介質(zhì)。
4. 無連接性：IP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議，這意味著每個數(shù)據(jù)包都是獨立傳輸?shù)?#xff0c;沒有與之相關(guān)的狀態(tài)信息。每個數(shù)據(jù)包在傳輸時都是獨立決策的，這使得網(wǎng)絡(luò)更加靈活和可擴(kuò)展。
5. 不可靠性：IP協(xié)議本身是不可靠的，它不提供數(shù)據(jù)包傳輸?shù)目煽啃员ＷC。如果在傳輸過程中發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失、錯誤或亂序，IP協(xié)議不會自動進(jìn)行重傳或糾錯。這種可靠性需要在更高層的協(xié)議（如TCP）中實現(xiàn)。
   IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議之一，它為互聯(lián)網(wǎng)上的各種應(yīng)用和服務(wù)提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸能力。它的靈活性和可擴(kuò)展性使得互聯(lián)網(wǎng)能夠支持大規(guī)模的數(shù)據(jù)通信，并連接了全球各種類型的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。
   當(dāng)涉及到IP協(xié)議時，還有一些重要的概念和特性需要了解：
6. IP地址版本：目前廣泛使用的IP協(xié)議有兩個主要版本，即IPv4和IPv6。IPv4使用32位地址表示，通常以四個十進(jìn)制數(shù)（例如192.168.0.1）的形式表示。而IPv6采用128位地址，通常以八組16進(jìn)制數(shù)（例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）的形式表示。由于IPv4地址空間的枯竭問題，IPv6被設(shè)計為IPv4的后繼版本，以提供更大的地址空間。
7. IP數(shù)據(jù)包分片：當(dāng)數(shù)據(jù)包的大小超過網(wǎng)絡(luò)上的最大傳輸單元（MTU）時，IP協(xié)議會對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片。分片是將一個大的數(shù)據(jù)包分割成更小的片段，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸。接收端的主機(jī)會重新組裝這些分片，以還原原始的數(shù)據(jù)包。分片和重組是IP協(xié)議中的重要機(jī)制，但也會增加網(wǎng)絡(luò)延遲和處理負(fù)擔(dān)。
8. IP地址分類：在IPv4中，IP地址根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分的位數(shù)分為不同的類別。最常見的分類是A類、B類和C類地址。每個類別具有不同的網(wǎng)絡(luò)位數(shù)和主機(jī)位數(shù)，用于滿足不同規(guī)模和需求的網(wǎng)絡(luò)。然而，由于IP地址的有限性和地址分配的不均衡，CIDR（無類別域間路由）的引入使得地址分類的重要性逐漸減弱。
9. 子網(wǎng)劃分和子網(wǎng)掩碼：為了更好地管理IP地址和劃分網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)劃分的概念被引入。子網(wǎng)劃分允許將一個大的IP網(wǎng)絡(luò)劃分為多個較小的子網(wǎng)，每個子網(wǎng)具有自己的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機(jī)范圍。子網(wǎng)掩碼是用于確定IP地址中哪些位是網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分的一種掩碼。它與IP地址進(jìn)行邏輯與運算，以確定網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機(jī)標(biāo)識。
10. 路由和路由表：IP協(xié)議使用路由表來決定數(shù)據(jù)包的下一跳。路由表是一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器）上的表格，其中包含了目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的下一跳信息。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)路由器時，它會根據(jù)目標(biāo)IP地址和路由表進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到正確的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。
11. 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）：由于IPv4地址的有限性，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）成為一種常見的技術(shù)，用于將私有IP地址轉(zhuǎn)換為公共IP地址。NAT允許多個設(shè)備共享單個公共IP地址，通過修改IP數(shù)據(jù)包中的源IP地址和目標(biāo)IP地址，以實現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
    這些是IP協(xié)議的一些關(guān)鍵概念和特性。理解這些概念有助于更好地理解IP協(xié)議的工作原理和網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)知識。
12. IP包的生存時間（TTL）：IP數(shù)據(jù)包中的頭部字段之一是TTL字段（Time to Live），它表示數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中允許存在的最長時間（以秒為單位）。每當(dāng)數(shù)據(jù)包經(jīng)過一個路由器時，TTL值都會減少。當(dāng)TTL值達(dá)到0時，數(shù)據(jù)包將被丟棄，并向源主機(jī)發(fā)送一個ICMP超時消息。TTL的目的是防止數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中無限循環(huán)。
    8 IP多播（Multicast）：IP協(xié)議支持多播通信，它使得一臺主機(jī)可以將數(shù)據(jù)包發(fā)送給一組特定的目標(biāo)主機(jī)，而不是所有的主機(jī)。多播允許有效地在網(wǎng)絡(luò)中傳輸流媒體、視頻會議和分布式應(yīng)用等。多播使用特殊的IP地址范圍（例如224.0.0.0到239.255.255.255）來標(biāo)識多播組。
13. IP安全性：IP協(xié)議本身沒有提供加密和安全性保護(hù)。然而，其他協(xié)議如IPsec（IP Security）可以在IP層提供加密、認(rèn)證和完整性校驗等安全功能。IPsec可以用于建立虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）連接，以保護(hù)數(shù)據(jù)在公共網(wǎng)絡(luò)上的安全傳輸。
14. IPv6的優(yōu)點：IPv6相對于IPv4具有一些優(yōu)點。首先，IPv6地址空間更大，可以提供更多的IP地址，解決了IPv4地址枯竭的問題。其次，IPv6在協(xié)議設(shè)計中考慮了安全性和QoS（Quality of Service）等方面的改進(jìn)。此外，IPv6還具有內(nèi)置的支持IP多播和移動性的特性。
15. IP協(xié)議與傳輸層協(xié)議：IP協(xié)議位于網(wǎng)絡(luò)層，而傳輸層協(xié)議如TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）位于IP協(xié)議之上。TCP提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而UDP則提供面向無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸。IP協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)傳遞到目標(biāo)主機(jī)，而傳輸層協(xié)議負(fù)責(zé)在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間建立通信會話。
16. IP協(xié)議的擴(kuò)展：IP協(xié)議支持各種擴(kuò)展，例如IP選項字段和IP協(xié)議擴(kuò)展頭部。IP選項字段允許在IP頭部中添加額外的信息，如時間戳、記錄路由和安全性選項。IP協(xié)議擴(kuò)展頭部允許在IP數(shù)據(jù)包中添加額外的協(xié)議頭部，以支持特定的應(yīng)用需求。
    這些是有關(guān)IP協(xié)議的一些補(bǔ)充信息。IP協(xié)議是構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)連接的基本功能。理解IP協(xié)議的工作原理和相關(guān)特性對于網(wǎng)絡(luò)管理和故障排除非常重要。

2.4 IP報文格式

IP（Internet Protocol）報文是在網(wǎng)絡(luò)層使用的數(shù)據(jù)包格式，用于在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。IP報文格式定義了數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)和字段的含義。下面是對IP報文格式的詳細(xì)解釋：IP報文的基本結(jié)構(gòu)如下：

以下是每個字段的解釋：

1. Version（4 bits）：指定IP協(xié)議的版本號。IPv4的版本號為4，IPv6的版本號為6。
2. IHL（Internet Header Length）（4 bits）：指定IP報文頭部的長度，以32位字長為單位。由于IPv4報文頭部的長度是可變的，因此此字段指示報文頭部占用的32位字長數(shù)。
3. Type of Service（8 bits）：指定服務(wù)質(zhì)量和差異化服務(wù)（Quality of Service, QoS）相關(guān)的標(biāo)志和參數(shù)。它可以用于指定數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級、延遲、吞吐量和可靠性需求。
4. Total Length（16 bits）：指定整個IP報文的長度，包括報文頭部和數(shù)據(jù)部分。以字節(jié)為單位。
5. Identification（16 bits）：在數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片時，用于唯一標(biāo)識原始數(shù)據(jù)報的標(biāo)識符。在分片重組中使用。
6. Flags（3 bits）：用于指示分片的狀態(tài)。包括 “DF”（Don’t Fragment，不分片）和 “MF”（More Fragments，還有更多分片）標(biāo)志。
7. Fragment Offset（13 bits）：在分片重組中用于指示分片在原始數(shù)據(jù)報中的位置。

2.5 ICMP協(xié)議

ICMP（Internet Control Message Protocol）是一種與IP協(xié)議緊密相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它用于在IP網(wǎng)絡(luò)中傳遞控制消息和錯誤報告。ICMP的主要功能是提供網(wǎng)絡(luò)診斷、錯誤檢測和報告功能，以及支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信。
以下是ICMP協(xié)議的一些關(guān)鍵特點：

1. 錯誤報告：ICMP協(xié)議用于報告在IP網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的錯誤情況。例如，當(dāng)一個數(shù)據(jù)包無法到達(dá)目的地時，路由器或目標(biāo)主機(jī)可以使用ICMP消息向源主機(jī)發(fā)送相應(yīng)的錯誤報告。這些錯誤報告可以包括目標(biāo)不可達(dá)、超時、重定向等。
2. Ping和Traceroute：ICMP協(xié)議提供了執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)診斷和測量的工具，如Ping和Traceroute。Ping用于測試與目標(biāo)主機(jī)之間的連通性，發(fā)送ICMP回顯請求并等待回復(fù)。Traceroute用于確定數(shù)據(jù)包從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)經(jīng)過的路由路徑，發(fā)送一系列的ICMP探測報文并檢測每個報文的回應(yīng)時間。
3. MTU探測：ICMP協(xié)議還用于進(jìn)行最大傳輸單元（MTU）探測。MTU是網(wǎng)絡(luò)鏈路上能夠傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)包大小。當(dāng)數(shù)據(jù)包的大小超過鏈路的MTU時，數(shù)據(jù)包將被分片。ICMP協(xié)議中的路徑MTU探測機(jī)制允許主機(jī)發(fā)現(xiàn)沿途鏈路的最小MTU，以便發(fā)送合適大小的數(shù)據(jù)包。
4. ICMP消息類型：ICMP協(xié)議定義了不同類型的消息，每個消息都有特定的目的和功能。一些常見的ICMP消息類型包括回顯請求和回顯應(yīng)答（用于Ping操作）、目標(biāo)不可達(dá)消息（用于指示數(shù)據(jù)包無法到達(dá)目標(biāo)）、超時消息（用于指示數(shù)據(jù)包在傳輸過程中超時）等。
5. ICMP重定向：ICMP協(xié)議還支持重定向消息，用于告知主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包時更好的下一跳路由。當(dāng)一個主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包到一個錯誤的下一跳路由時，路由器可以發(fā)送ICMP重定向消息給源主機(jī)，提供一個更好的下一跳路由選擇。
   ICMP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中起著重要的作用，它為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信提供了控制和錯誤報告的機(jī)制。通過使用ICMP，網(wǎng)絡(luò)管理員可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障排除、性能測量和連通性測試。
   當(dāng)涉及ICMP協(xié)議時，以下是一些進(jìn)一步的信息：
6. ICMP消息格式：ICMP消息由包含固定格式的報頭和可選的數(shù)據(jù)字段組成。報頭包括類型字段、代碼字段、校驗和字段等。類型字段指示消息的類型，代碼字段提供更詳細(xì)的信息，校驗和字段用于檢測消息的完整性。
7. ICMP消息類型：ICMP定義了多種消息類型，每種類型都有不同的目的和功能。一些常見的ICMP消息類型包括：
   • 回顯請求和回顯應(yīng)答（Echo Request和Echo Reply）：用于執(zhí)行Ping操作，測試與目標(biāo)主機(jī)之間的連通性。
   • 目標(biāo)不可達(dá)（Destination Unreachable）：用于報告數(shù)據(jù)包無法到達(dá)目標(biāo)的原因，如網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)、主機(jī)不可達(dá)等。
   • 超時（Time Exceeded）：用于指示數(shù)據(jù)包在傳輸過程中超時，常見的有傳輸超時和生存時間超時。
   • 重定向（Redirect）：用于告知主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包時更好的下一跳路由。
8. Ping工具：Ping是基于ICMP協(xié)議的一種常用工具，用于測試與目標(biāo)主機(jī)之間的連通性。Ping發(fā)送ICMP回顯請求消息到目標(biāo)主機(jī)，并等待目標(biāo)主機(jī)返回ICMP回顯應(yīng)答消息。通過檢查回顯應(yīng)答消息，可以確定是否成功與目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行通信。
9. Traceroute工具：Traceroute（或稱為tracert）是另一種基于ICMP協(xié)議的工具，用于確定數(shù)據(jù)包從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)經(jīng)過的路由路徑。Traceroute發(fā)送一系列的ICMP探測報文，每個報文具有不同的生存時間（TTL）值。每個報文在經(jīng)過一個路由器時，該路由器會返回一個ICMP超時消息，從而確定路由路徑。
10. ICMP錯誤報告：當(dāng)IP數(shù)據(jù)包在傳輸過程中發(fā)生錯誤時，接收方的設(shè)備會生成一個相應(yīng)的ICMP錯誤報告消息，并將其發(fā)送回數(shù)據(jù)包的源主機(jī)。這些錯誤報告提供了有關(guān)數(shù)據(jù)包無法到達(dá)目標(biāo)或發(fā)生其他問題的信息，幫助進(jìn)行故障排除和網(wǎng)絡(luò)問題的診斷。
11. ICMP攻擊：由于ICMP協(xié)議的開放性，它也可能成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的目標(biāo)。一些常見的ICMP攻擊類型包括洪水攻擊（如ICMP洪水攻擊）、Ping洪水攻擊和ICMP重定向攻擊。這些攻擊利用ICMP消息的特性來使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過載、降低網(wǎng)絡(luò)性能或?qū)е路?wù)不可用。
    2.6 ICMP協(xié)議的作用
    ICMP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中具有重要的作用，它提供了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的控制消息傳遞、錯誤報告和網(wǎng)絡(luò)診斷功能。理解ICMP協(xié)議對于網(wǎng)絡(luò)管理和故障排除是至關(guān)重要的。
    ICMP協(xié)議的主要作用是提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的控制消息傳遞、錯誤報告和網(wǎng)絡(luò)診斷功能。以下是一些關(guān)鍵的作用：
12. 控制消息傳遞：ICMP協(xié)議允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳遞控制消息。這些消息用于通信和協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作。例如，當(dāng)一個路由器無法傳遞一個數(shù)據(jù)包時，它可以使用ICMP消息向源主機(jī)發(fā)送目標(biāo)不可達(dá)的錯誤報告，以便源主機(jī)采取適當(dāng)?shù)拇胧?/li>
13. 錯誤報告：ICMP協(xié)議用于報告在IP網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的錯誤情況。當(dāng)數(shù)據(jù)包無法到達(dá)目的地或發(fā)生其他問題時，目標(biāo)主機(jī)或路由器可以使用ICMP消息向源主機(jī)發(fā)送相應(yīng)的錯誤報告。這些錯誤報告可以包括目標(biāo)不可達(dá)、超時、重定向等，幫助診斷網(wǎng)絡(luò)故障和問題。
14. 網(wǎng)絡(luò)診斷：ICMP協(xié)議提供了用于網(wǎng)絡(luò)診斷的工具和功能。例如，Ping是基于ICMP的工具，可以測試與目標(biāo)主機(jī)之間的連通性。通過發(fā)送ICMP回顯請求并等待回復(fù)，Ping可以確定是否成功與目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行通信。Traceroute是另一個基于ICMP的工具，用于確定數(shù)據(jù)包從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)經(jīng)過的路由路徑。
15. MTU探測：ICMP協(xié)議支持最大傳輸單元（MTU）探測。MTU是網(wǎng)絡(luò)鏈路上能夠傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)包大小。當(dāng)數(shù)據(jù)包的大小超過鏈路的MTU時，數(shù)據(jù)包將被分片。ICMP協(xié)議中的路徑MTU探測機(jī)制允許主機(jī)發(fā)現(xiàn)沿途鏈路的最小MTU，以便發(fā)送適當(dāng)大小的數(shù)據(jù)包。
    總而言之，ICMP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中起著重要的作用，它提供了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的控制消息傳遞、錯誤報告和網(wǎng)絡(luò)診斷功能。通過使用ICMP，網(wǎng)絡(luò)管理員可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障排除、性能測量和連通性測試，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。

2.6 IP協(xié)議與ICMP協(xié)議

ICMP（Internet Control Message Protocol）是與IP協(xié)議緊密相關(guān)的協(xié)議，它在IP網(wǎng)絡(luò)中傳遞控制消息和錯誤報告。它通過在IP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分中封裝特定的ICMP消息來實現(xiàn)通信。
ICMP協(xié)議的主要目的是提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信和網(wǎng)絡(luò)診斷功能。它可以用于報告網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的錯誤情況，如目標(biāo)不可達(dá)、超時、重定向等。ICMP還支持Ping和Traceroute等工具，用于測試與目標(biāo)主機(jī)之間的連通性和確定數(shù)據(jù)包的路徑。
ICMP消息是在IP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分中封裝的，它們包含特定的類型和代碼字段，用于指示消息的目的和功能。常見的ICMP消息類型包括回顯請求和回顯應(yīng)答（用于執(zhí)行Ping操作）、目標(biāo)不可達(dá)消息（用于指示數(shù)據(jù)包無法到達(dá)目標(biāo)）、超時消息（用于指示數(shù)據(jù)包在傳輸過程中超時）等。
總而言之，ICMP協(xié)議與IP協(xié)議密切相關(guān)，它提供了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的控制消息和錯誤報告功能，用于網(wǎng)絡(luò)診斷和故障排除。

2.7 套接字編程

套接字編程通常用于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，包括客戶端和服務(wù)器端。下面是套接字編程的基本步驟：

1. 創(chuàng)建套接字：首先，需要創(chuàng)建一個套接字對象。在大多數(shù)編程語言中，都提供了相應(yīng)的套接字庫或模塊，可以使用這些庫或模塊創(chuàng)建套接字對象。
2. 綁定地址和端口：服務(wù)器端需要綁定一個特定的地址和端口，以便客戶端能夠連接到它。地址可以是IP地址或主機(jī)名，端口是一個數(shù)字，用于標(biāo)識服務(wù)器上的特定服務(wù)?？蛻舳艘部梢赃x擇綁定一個本地地址和端口。
3. 監(jiān)聽連接：服務(wù)器端調(diào)用一個監(jiān)聽函數(shù)，開始監(jiān)聽來自客戶端的連接請求。這樣，服務(wù)器就可以接受客戶端的連接并進(jìn)行處理。
4. 接受連接：當(dāng)服務(wù)器端接收到來自客戶端的連接請求時，它調(diào)用一個接受連接的函數(shù)，建立與客戶端之間的連接。這樣，服務(wù)器和客戶端之間就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
5. 數(shù)據(jù)交換：一旦建立了連接，服務(wù)器和客戶端之間可以通過套接字發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？梢允褂米x取和寫入操作來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
6. 關(guān)閉連接：當(dāng)通信結(jié)束時，服務(wù)器和客戶端都可以調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)，關(guān)閉套接字連接。這樣，釋放網(wǎng)絡(luò)資源并結(jié)束通信。
   套接字編程提供了一種靈活的方式來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。不同的編程語言和操作系統(tǒng)提供了各種套接字庫和API，例如Python的socket庫、Java的Socket類、C語言的socket函數(shù)等。開發(fā)人員可以根據(jù)自己的需求選擇適合的套接字庫和函數(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。
   當(dāng)涉及套接字編程時，以下是一些進(jìn)一步的信息：
7. 套接字類型：套接字可以分為兩種類型：流套接字（Stream Socket）和數(shù)據(jù)報套接字（Datagram Socket）。
   • 流套接字（也稱為面向連接的套接字）提供可靠的、基于字節(jié)流的通信。它們使用TCP（傳輸控制協(xié)議）作為傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，但可能引入一定的延遲。
   • 數(shù)據(jù)報套接字提供不可靠的、無連接的通信。它們使用UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）作為傳輸協(xié)議，適用于需要低延遲和較少數(shù)據(jù)驗證的應(yīng)用，但傳輸過程中可能丟失或重復(fù)數(shù)據(jù)包。
8. 客戶端和服務(wù)器端：套接字編程通常涉及客戶端和服務(wù)器端之間的通信。客戶端是發(fā)起連接的一方，它連接到服務(wù)器并發(fā)送請求。服務(wù)器端則接受來自客戶端的連接請求，并提供相應(yīng)的服務(wù)。
9. IP地址和端口號：在套接字編程中，IP地址用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，而端口號用于標(biāo)識主機(jī)上的特定服務(wù)。IP地址由四個數(shù)字組成，用點分十進(jìn)制表示（例如，192.168.0.1），而端口號是一個16位的數(shù)字（范圍從0到65535）。
10. 阻塞和非阻塞模式：套接字可以在阻塞模式和非阻塞模式下運行。在阻塞模式下，套接字操作將一直阻塞（即暫停執(zhí)行），直到操作完成或發(fā)生錯誤。在非阻塞模式下，套接字操作將立即返回，無論操作是否完成。非阻塞模式可以使程序同時處理多個套接字連接或執(zhí)行其他任務(wù)。
11. 錯誤處理：在套接字編程中，可能會出現(xiàn)各種錯誤情況，例如連接失敗、數(shù)據(jù)包丟失、超時等。程序員需要適當(dāng)?shù)靥幚磉@些錯誤，以確保網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和穩(wěn)定性。錯誤處理通常涉及檢查返回的錯誤代碼或異常，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?#xff0c;例如重新連接、重新發(fā)送數(shù)據(jù)或記錄錯誤日志。
12. 安全性考慮：在套接字編程中，網(wǎng)絡(luò)安全性是一個重要的考慮因素。通過使用加密和身份驗證技術(shù)，可以確保通信的機(jī)密性和完整性。常見的安全協(xié)議包括TLS（傳輸層安全）和SSL（安全套接字層），它們提供了加密和認(rèn)證的功能。
    套接字編程是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的重要技術(shù)，它使開發(fā)人員能夠創(chuàng)建各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，包括Web服務(wù)器、聊天程序、文件傳輸工具等。了解套接字編程的基本概念和技術(shù)是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)的關(guān)鍵。

三、程序功能與流程

3.1 ping命令程序功能

ping www.baidu.com 連接百度，測試本機(jī)與指定網(wǎng)站服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)連通性

這里面的幾個參數(shù)：
? icmp_seq=1 　ping序列，從1開始；
? bytes值： 數(shù)據(jù)包大小，也就是字節(jié)。
? time值：響應(yīng)時間，這個時間越小，說明你連接這個地址速度越快。
? TTL值：Time To Live,表示DNS記錄在DNS服務(wù)器上存在的時間，它是IP協(xié)議包的一個值，告訴路由器該數(shù)據(jù)包何時需要被丟棄。
TTL就是說ping的數(shù) 據(jù)包 能在網(wǎng)絡(luò)上存在多少時間。當(dāng)我們對網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)進(jìn)行ping操作的時候，我們本地機(jī)器會發(fā)出一個數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包經(jīng)過一定數(shù)量的路由器傳送到目的主機(jī)，但是由于很多的原因，一些數(shù)據(jù)包不能正常傳送到目的主機(jī)，那如果不給這些數(shù)據(jù)包一個生存時間的話，這些數(shù)據(jù)包會一直在網(wǎng)絡(luò)上傳送，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)開銷的增大。當(dāng)數(shù)據(jù)包傳送到一個路由器之后，TTL就自動減1，如果減到0了還是沒有傳送到目的主機(jī)，那么就自動丟失。
Linux中，有如下語法：
ping [-dfnqrRv][-c<完成次數(shù)>][-i<間隔秒數(shù)>][-I<網(wǎng)絡(luò)界面>][-l<前置載入>][-p<范本樣式>][-s<數(shù)據(jù)包大小>][-t<存活數(shù)值>][主機(jī)名稱或IP地址]
參數(shù)說明：
-d 使用Socket的SO_DEBUG功能。
-c <完成次數(shù)> 設(shè)置完成要求回應(yīng)的次數(shù)。
-f 極限檢測。
-i<間隔秒數(shù)> 指定收發(fā)信息的間隔時間。
-I<網(wǎng)絡(luò)界面> 使用指定的網(wǎng)絡(luò)接口送出數(shù)據(jù)包。
-l<前置載入> 設(shè)置在送出要求信息之前，先行發(fā)出的數(shù)據(jù)包。
-n 只輸出數(shù)值。
-p<范本樣式> 設(shè)置填滿數(shù)據(jù)包的范本樣式。
-q 不顯示指令執(zhí)行過程，開頭和結(jié)尾的相關(guān)信息除外。
-r 忽略普通的Routing Table，直接將數(shù)據(jù)包送到遠(yuǎn)端主機(jī)上。
-R 記錄路由過程。
-s<數(shù)據(jù)包大小> 設(shè)置數(shù)據(jù)包的大小。
-t<存活數(shù)值> 設(shè)置存活數(shù)值TTL的大小。
-v 詳細(xì)顯示指令的執(zhí)行過程。
-w 在 deadline 毫秒后退出。
-W 在等待 timeout 毫秒后開始執(zhí)行。

如：ping -c 2 www.baidu.com //-c 指定接收包的次數(shù)

如：ping -i 3 -s 1024 -t 255 g.cn //ping主機(jī)多參數(shù)使用

ping 一個主機(jī)名為 baidu.com 的主機(jī)，發(fā)送 4 個回聲請求消息，可以使用以下命令。ping -c 4 192.168.0.1

我們之后進(jìn)行程序編寫實現(xiàn)上述命令程序功能。

3.2 使用ping命令常見問題

在ping的過程中，經(jīng)常會遇到以下的情況，我們根據(jù)情況的反饋來判斷具體的問題。
? No Answer: ，對方主機(jī)沒工作，雙方網(wǎng)絡(luò)配置不正確，路由問題等。
? Request Time Out: 對方主機(jī)已關(guān)機(jī)，路由問題或?qū)Χ朔阑饓υO(shè)置禁止ping
? Destination Net Unreachable: 雙方?jīng)]有建立連接，或?qū)Ψ街鳈C(jī)不存在
? Unknown Host Name: DNS設(shè)置問題，或者對方主機(jī)不存在
? transmit failed，error code: 網(wǎng)卡驅(qū)動問題
? Bad IP Address: IP地址不存在或IP不能被DNS服務(wù)器解析
? pining 127.0.0.1 如果ping不通，表明本地機(jī)TCP/IP協(xié)議不能正常工作
? no rout to host 網(wǎng)卡工作不正常
使用ping來輔助判斷網(wǎng)絡(luò)的連通性

3.3 ping程序開發(fā)流程

創(chuàng)建套接字：使用套接字API創(chuàng)建一個套接字，指定IP協(xié)議和ICMP協(xié)議。
構(gòu)造Ping消息：創(chuàng)建ICMP Echo請求消息，包括目標(biāo)IP地址、標(biāo)識符（用于匹配請求和響應(yīng)）和序列號（用于標(biāo)識每個請求的順序）等字段。
發(fā)送Ping消息：使用套接字發(fā)送構(gòu)造的Ping消息到目標(biāo)主機(jī)的IP地址。
接收響應(yīng)消息：等待目標(biāo)主機(jī)發(fā)送的ICMP Echo響應(yīng)消息。使用套接字接收和解析響應(yīng)消息，驗證標(biāo)識符和序列號是否匹配。
最后，使用python中的tkinter庫的GUI圖像畫出我們的界面，使得可以讓我們進(jìn)行人機(jī)交互
分析結(jié)果：根據(jù)接收到的響應(yīng)消息，計算并顯示Ping的結(jié)果，包括往返時間（Round-Trip Time，RTT）和丟包率等統(tǒng)計信息。

四、分析程序代碼

4.1 導(dǎo)入python庫

這三個庫的作用如下：

1. struct 庫：struct 是 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫中的一個模塊，用于處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)和 C 結(jié)構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。它提供了一組函數(shù)，用于將數(shù)據(jù)打包成二進(jìn)制字符串（pack() 函數(shù)）或從二進(jìn)制字符串中解包數(shù)據(jù)（unpack() 函數(shù)）。struct 庫通常用于與底層的二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，例如在網(wǎng)絡(luò)編程、文件處理或與其他語言交互時。它提供了一種便捷的方式來處理不同字節(jié)順序、數(shù)據(jù)類型和對齊方式的數(shù)據(jù)。
2. socket 庫：socket 是 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫中的一個模塊，用于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程。它提供了一組函數(shù)和類，用于創(chuàng)建和操作網(wǎng)絡(luò)套接字。通過 socket 庫，你可以在 Python 中創(chuàng)建客戶端和服務(wù)器應(yīng)用程序，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括 TCP、UDP 和原始套接字。socket 庫提供了一種跨平臺的方式來處理網(wǎng)絡(luò)操作，使得編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序變得更加簡單和便捷。
3. select 庫：select 是 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫中的一個模塊，用于多路復(fù)用 I/O 操作。它提供了一種機(jī)制，使得可以同時監(jiān)視多個文件描述符（如套接字）的可讀性、可寫性和異常情況，從而實現(xiàn)并發(fā)的 I/O 操作。select 庫通常用于構(gòu)建高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，能夠同時處理多個客戶端連接而無需為每個連接創(chuàng)建單獨的線程或進(jìn)程。它提供了一種異步 I/O 的解決方案，可以在一個線程中同時處理多個 I/O 事件，提高了應(yīng)用程序的性能和可伸縮性。
   通過結(jié)合使用 struct、socket 和 select 這三個庫，你可以處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，以及實現(xiàn)高效的并發(fā) I/O 操作，從而構(gòu)建各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。

4.2 構(gòu)建GUI畫面

這部分代碼創(chuàng)建了一個頂級窗口，并設(shè)置了窗口的標(biāo)題為 ‘PING_Command’，以及窗口的初始大小為 800x500 像素。這些代碼創(chuàng)建了一些框架 (Frame)?？蚣苁?Tkinter 中的容器，可以用來組織和布局其他的 GUI 元素，如標(biāo)簽、按鈕、文本框等。這里創(chuàng)建了四個框架：main_frame、text_frame、ip_frame 和 botton_frame。這部分代碼創(chuàng)建了另外兩個框架 ip_frame2 和 ip_frame3，它們也是被添加到 main_frame 框架中的。
總體而言，以上代碼創(chuàng)建了一個包含多個框架的 GUI 窗口。這些框架可以用來添加其他的 GUI 元素，并通過布局管理器進(jìn)行排列和組織，以創(chuàng)建一個具有特定功能和外觀的應(yīng)用程序界面。

這部分代碼創(chuàng)建了一個標(biāo)簽 (Label) 和一個文本輸入框 (Entry)。標(biāo)簽的文本是 ‘請輸入需要PING的主機(jī)或域名：’，而輸入框是用于用戶輸入主機(jī)名或域名的地方。這兩個 GUI 元素都被添加到了 ip_frame 框架中。這些代碼將標(biāo)簽和輸入框添加到應(yīng)用程序的窗口中，并設(shè)置輸入框的寬度為 30 個字符。pack() 方法用于將 GUI 元素放置在父容器中的適當(dāng)位置。這里使用 ‘left’ 參數(shù)將它們水平排列在 ip_frame 框架中的左側(cè)。 最后，ipText.get() 是用于獲取用戶在輸入框中輸入的文本內(nèi)容，并將其賦值給變量 host_ip。其他設(shè)定同理。

這部分代碼創(chuàng)建了一個按鈕 (Button)，按鈕上顯示的文本為 ‘發(fā)送’。按鈕的點擊事件與一個匿名函數(shù)綁定，這個匿名函數(shù)調(diào)用了一個名為 ping 的函數(shù)，并將 ipText.get()、ipText2.get()、ipText3.get()、ipText4.get() 和 ipText5.get() 作為參數(shù)傳遞給它。這些 get() 調(diào)用是用于獲取之前創(chuàng)建的輸入框 (Entry) 中用戶輸入的值。這些代碼設(shè)置了按鈕的寬度為 5 個字符，高度為 1 行。然后使用 pack() 方法將按鈕添加到 ip_frame 框架中，并通過設(shè)置 side=‘left’ 參數(shù)使其靠左排列。 通過以上代碼，創(chuàng)建了一個帶有文本為 ‘發(fā)送’ 的按鈕，并與一個點擊事件綁定。按鈕被添加到 ip_frame 框架中，并設(shè)置了適當(dāng)?shù)膶挾群透叨取?這部分代碼還創(chuàng)建了一個文本框 (Text)，用于顯示文本內(nèi)容。文本框的寬度設(shè)置為 100 個字符，高度設(shè)置為 30 行。然后使用 pack() 方法將文本框添加到 text_frame 框架中。這些代碼使用 pack() 方法將之前創(chuàng)建的各個框架 (main_frame、ip_frame、ip_frame2、ip_frame3 和 text_frame) 添加到應(yīng)用程序的窗口中，并設(shè)置它們的布局。 main_frame.pack() 將主框架添加到窗口中，并根據(jù)默認(rèn)的布局方式進(jìn)行排列。ip_frame.pack(side=‘top’, pady=‘5’) 將 ip_frame 框架添加到窗口中，通過設(shè)置 side=‘top’ 參數(shù)使其在頂部排列，并使用 pady=‘5’ 參數(shù)設(shè)置了上方的垂直間距為 5 像素。類似地，ip_frame2 和 ip_frame3 也被添加到窗口中，并按照相同的方式進(jìn)行布局。text_frame.pack() 將文本框所在的 text_frame 框架添加到窗口中。
這樣大致的就可以畫出GUI界面，如下圖所示：

4.3 調(diào)用Ping方法

調(diào)用在main()方式中的按鈕中的Ping方法

  b = Button(ip_frame, text='發(fā)送', command=lambda: ping(ipText.get(),ipText2.get(),ipText3.get(),ipText4.get(),ipText5.get()))

上述代碼是一個用于執(zhí)行Ping操作的函數(shù)。讓我來為你解釋一下每個部分的作用：

1. def ping(host_ip, count=4, timeout=None, interval=None, s=32, log=False):

   • 這是定義了一個名為 ping 的函數(shù)，接受多個參數(shù)，其中 host_ip 是必需的參數(shù)，其他參數(shù)都有默認(rèn)值。

2. print("host_ip,count=4,timeout=None,s=None,i=None ====", host_ip, count, timeout, interval, s)

   • 這是一個打印語句，用于在控制臺輸出函數(shù)的參數(shù)值。

3. count = int(count)

   • 這一行將參數(shù) count 轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型。

4. if host_ip[-1] == 't':

   • 這是一個條件語句，檢查 host_ip 的最后一個字符是否為 ‘t’。

5. log = True

   • 如果 host_ip 的最后一個字符是 ‘t’，則將變量 log 設(shè)置為 True。

6. host = host_ip[:-3]

   • 如果 host_ip 的最后一個字符是 ‘t’，則將變量 host 設(shè)置為去掉最后3個字符的 host_ip。

7. else:

   • 如果 host_ip 的最后一個字符不是 ‘t’，則執(zhí)行以下代碼塊。

8. host = host_ip

   • 在沒有 ‘t’ 結(jié)尾的情況下，將變量 host 設(shè)置為 host_ip。

9. log = False

   • 在沒有 ‘t’ 結(jié)尾的情況下，將變量 log 設(shè)置為 False。

10. addr = socket.gethostbyname(host)

    • 使用 socket.gethostbyname() 函數(shù)獲取主機(jī)的 IP 地址。

11. text.insert(INSERT, ("正在 Ping {0} [{1}] 具有 {2} 字節(jié)的數(shù)據(jù):\n".format(host, addr, s)))

    • 將一條信息插入到文本框中，表示正在 Ping 的主機(jī)信息。
      

12. lost = 0

    • 初始化丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量為 0。

13. accept = 0

    • 初始化接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量為 0。

14. sumtime = 0.0

    • 初始化往返時間總和為 0。

15. times = []

    • 創(chuàng)建一個空列表用于存儲每個數(shù)據(jù)包的往返時間。

16. i = 0

    • 初始化一個計數(shù)器變量 i 為 0。

17. req_count = count

    • 將初始的請求數(shù)量設(shè)置為 count。

18. while count:

    • 進(jìn)入一個循環(huán)，當(dāng) count 不為 0 時繼續(xù)執(zhí)行。

19. if log:

    • 如果 log 為 True，執(zhí)行以下代碼塊。

20. count = count + 1

    • 將 count 的值增加 1。

21. else:

    • 如果 log 不為 True，執(zhí)行以下代碼塊。

22. count = count - 1

    • 將 count 的值減少 1。

23. i += 1

    • 將計數(shù)器變量 i 的值增加 1。

24. icmp_packet = request(i)

    • 調(diào)用 request() 函數(shù)生成 ICMP 請求數(shù)據(jù)包。

25. rawsocket, dst_addr = connect(addr, icmp_packet)

    • 調(diào)用 connect() 函數(shù)建立與目標(biāo)地址的連接，并返回原始套接字和目標(biāo)地址。
      

26. time0, sequence, ttl = reply(rawsocket, time.time(), timeout)

    • 調(diào)用 reply() 函數(shù)發(fā)送 ICMP 請求并等待接收響應(yīng)，返回往返時間、序列號和 TTL。

27. if time0 < 0:

    • 如果往返時間小于 0，表示請求超時。

28. text.insert(INSERT, "請求超時\n")

    • 將一條信息插入到文本框中，表示請求超時。

29. lost += 1

    • 丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量的計數(shù)增加 1。

30. times.append(timeout * 1000)

    • 將超時時間乘以 1000（轉(zhuǎn)換為毫秒）后，將其加入到 times 列表中。

31. else:

    • 如果往返時間大于等于 0，表示收到了響應(yīng)。

32. time0 = time0 * 1000

    • 將往返時間乘以 1000（轉(zhuǎn)換為毫秒）。

33. text.insert(INSERT, ("來自 {0} 的回復(fù): 字節(jié)=32 seq = {1} 時間={2:.2f}ms TTL={3}\n".format(dst_addr, sequence, time0, ttl)))

    • 將一條響應(yīng)信息插入到文本框中，顯示源地址、序列號、往返時間和 TTL。

34. accept += 1

    • 接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量計數(shù)增加 1。

35. sumtime += time0

    • 將往返時間累加到總和中。

36. times.append(time0)

    • 將往返時間加入到 times 列表中。

37. root.update()
    

    • 更新界面，以確保信息顯示在文本框中。

38. text.insert(INSERT, ('{0} 的 Ping 統(tǒng)計信息:\n'.format(addr)))

    • 將一條信息插入到文本框中，表示 Ping 統(tǒng)計信息的標(biāo)題。

39. text.insert(INSERT, ('\t數(shù)據(jù)包: 已發(fā)送 = {0}，已接收 = {1}，丟失 = {2} ({3}% 丟失)，'.format(req_count, accept, lost, lost // (lost + accept) * 100, )))

    • 將一條信息插入到文本框中，顯示發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量、接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量和丟包率。

40. text.insert(INSERT, "往返行程的估計時間(以毫秒為單位):\n")

    • 將一條信息插入到文本框中，表示往返行程時間的標(biāo)題。

41. text.insert(INSERT, ('\t最短 = {0:.2f}ms，最長 = {1:.2f}ms，平均 = {2:.2f}ms\n'.format(min(times), max(times), sum(times) // (lost + accept))))

    • 將一條信息插入到文本框中，顯示往返行程時間的最短值、最長值和平均值。
      這段代碼執(zhí)行了一個簡單的 Ping 操作，向指定的主機(jī)發(fā)送 ICMP 請求并接收響應(yīng)，然后計算并顯示統(tǒng)計信息。

4.4 connect()函數(shù)

見代碼內(nèi)注釋

實例化一個socket對象，ipv4，原始套接字，分配協(xié)議端口 # 這一行代碼創(chuàng)建了一個套接字對象rawsocket，使用IPv4地址族和原始套接字類型。 # socket.getprotobyname(“icmp”)返回ICMP協(xié)議的協(xié)議號， # 并將其作為第三個參數(shù)傳遞給socket.socket函數(shù)，以指定使用ICMP協(xié)議。 # 發(fā)送數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò) # 這一行代碼使用sendto方法將icmp_packet發(fā)送到指定的地址(addr, 800)。icmp_packet是一個包含ICMP數(shù)據(jù)的字節(jié)序列。 最后返回數(shù)據(jù)

4.5 checksum()函數(shù)

見代碼內(nèi)注釋

4.6 request()函數(shù)

見代碼內(nèi)注釋

4.7 reply()函數(shù)

五、總結(jié)

以下是對實驗內(nèi)容的總結(jié)：
實驗?zāi)繕?biāo)：
本實驗的目標(biāo)是理解并編程實現(xiàn) Ping 程序的工作原理。具體包括構(gòu)造 ICMP 回送請求報文并封裝到 IP 數(shù)據(jù)報中，發(fā)送數(shù)據(jù)報并分析收到的結(jié)果，計算和呈現(xiàn)一些統(tǒng)計信息，并在圖形界面中顯示。
實驗步驟和實現(xiàn)：

1. 理解 Ping 的工作原理：Ping 是一種網(wǎng)絡(luò)工具，用于測試主機(jī)之間的連通性。Ping 使用 ICMP 協(xié)議發(fā)送回送請求報文，并等待目標(biāo)主機(jī)返回回送應(yīng)答報文。通過測量往返時間和檢查數(shù)據(jù)包丟失情況，可以評估網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

2. 構(gòu)造 ICMP 回送請求報文和封裝 IP 數(shù)據(jù)報：使用編程語言（如 Python）創(chuàng)建一個程序，可以構(gòu)造 ICMP 回送請求報文，并將其封裝到 IP 數(shù)據(jù)報中。ICMP 報文包括類型、代碼、校驗和等字段，用于在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。

3. 發(fā)送數(shù)據(jù)報和分析結(jié)果：使用網(wǎng)絡(luò)套接字庫（如 Python 的 socket 模塊）發(fā)送構(gòu)造的 IP 數(shù)據(jù)報。發(fā)送數(shù)據(jù)報后，等待目標(biāo)主機(jī)的回送應(yīng)答報文，并接收和分析收到的結(jié)果?？梢允褂锰捉幼值某瑫r設(shè)置來控制等待時間。

4. 統(tǒng)計信息的計算與呈現(xiàn)：根據(jù)收到的回送應(yīng)答報文，計算并呈現(xiàn)一些統(tǒng)計信息，如往返時間（RTT）的平均值、最小值、最大值，以及丟包率等。這些統(tǒng)計信息可以在圖形界面中以易于理解的方式顯示。

5. 支持不同參數(shù)的運行：實現(xiàn)支持不同參數(shù)的運行，例如指定發(fā)送的 ICMP 報文數(shù)量、設(shè)置 IP 數(shù)據(jù)報中的 TTL 等。這樣可以模擬 Windows 中 Ping 命令的部分選項功能，使程序更加靈活和可定制。
   實驗結(jié)果和收獲：
   通過完成這個實驗，對 Ping 工具的工作原理有了更深入的理解，并成功編程實現(xiàn)了一個 Ping 程序。通過構(gòu)造 ICMP 報文和封裝 IP 數(shù)據(jù)報，我們能夠發(fā)送數(shù)據(jù)報并分析收到的結(jié)果，計算和呈現(xiàn)一些統(tǒng)計信息，并在圖形界面中顯示。此外，通過支持不同參數(shù)的運行，增加了程序的靈活性和可定制性。
   這個實驗有助于加深對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和工具的理解，并提高編程能力。通過實踐，我們能夠更好地理解網(wǎng)絡(luò)通信的細(xì)節(jié)，并掌握如何使用編程語言來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工具。同時，圖形界面的設(shè)計也提升了用戶體驗，使 Ping 程序更加易用和友好。
   總而言之，通過完成這個實驗，我們學(xué)習(xí)了 Ping 工具的工作原理，掌握了編程實現(xiàn) Ping 程序的方法，并實現(xiàn)了一些常見的功能和選項。這對于網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)性能評估以及網(wǎng)絡(luò)故障排除等方面都具有重要意義。

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