1. 程序路径

本文使用的程序托管在 gitos 上：http://git.oschina.net/ivan_allen/unp

如果你已经 clone 过这个代码了，请使用 git pull 更新一下。本节程序所使用的程序路径是 unp/program/icmp/icmpecho.

2. 程序设计

ping 命令本质上就是给目标主机发送一个 ICMP 回显请求报文，然后等待对方答复 ICMP 回显应答报文，如果对方不应答，可能就是我们的主机和对方的网路不通。

ping 命令还可以计算出往返时间，其实这很简单，我们只要在发送 ICMP 报文的时候，记录一下当前时间，再接收报文的时候再记录一下时间，两个时间相减就是 RTT 时间。

ping 命令中的 ttl 字段可以从 ip 数据报首部中拿到。

程序代码如下：

#include "common.h"  #define BUF_SIZE 4096 #define ICMP_SIZE 64  char *hostname; // 主机名或 ip char recvbuf[BUF_SIZE]; // 接收缓冲区 char sendbuf[ICMP_SIZE]; // 发送缓冲区  void run(); // ping 主程序 void handler(int sig); // 信号处理函数 int nsend, nrecv; // 用于统计 int64_t start;  int main(int argc, char* argv[]) {   if (argc < 2) {     ERR_QUIT("Usage: %s <hostname or ip>\n", argv[0]);   }   hostname = argv[1];   registSignal(SIGALRM, handler);   registSignal(SIGINT, handler);   run(); }  void run() {   struct ip *ip; // ip 首部   struct icmp_echo *icmp_echo, *icmp_echo_reply; // 请求与应答   struct sockaddr_in to; // 目标主机地址   int i, len, sockfd, ret, nr;   int64_t timerecv, timesend;   double rtt;    nsend = 0; // 已经发送包的个数   nrecv = 0; // 已经接收包的个数    // 随机初始化   for (i = 0; i < ICMP_SIZE; ++i)     sendbuf[i] = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"[i%26];    // 构造套接字地址，端口并没有什么用，随便填   ret = resolve(hostname, 0, &to);   if (ret < 0) ERR_EXIT("resolve");     // 创建原始套接字, 只接收承载 ICMP 协议的数据报   sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);   if (sockfd < 0) ERR_EXIT("socket");    // 打印信息   WARNING("PING %s (%s) %d bytes of data.\n", hostname, inet_ntoa(to.sin_addr), ICMP_SIZE);    icmp_echo = (struct icmp_echo*)sendbuf;   ip = (struct ip*)recvbuf;    // 用于时间统计   start = now();    // 填充 icmp 回显请求报文, 这三个字段以后都不用再改，放在循环外面   icmp_echo->icmp_type = 8;   icmp_echo->icmp_code = 0;   icmp_echo->icmp_id = getpid() & 0xffff;    while(1) {     icmp_echo->icmp_cksum = 0;     icmp_echo->icmp_seq = nsend + 1; // 序号, 起始序号为 1     *((int64_t*)icmp_echo->icmp_data) = now(); // 当前时间，微秒     icmp_echo->icmp_cksum = cksum((unsigned short*)sendbuf, ICMP_SIZE); // 指定大小为 64      // 发送数据     ret = sendto(sockfd, sendbuf, ICMP_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&to, sizeof(to));     if (ret < 0) {       if (errno == EINTR) continue;       ERR_EXIT("sendto");     }     ++nsend; // 序号加 1  again:     // 接收 ip 数据报，超时时间设置为 5 秒。     alarm(5);     nr = recvfrom(sockfd, recvbuf, BUF_SIZE, 0, NULL, NULL);     if (nr < 0) {       if (errno == EINTR) {         ERR_PRINT("TIMEDOUT.\n");         continue; // 超时，丢包       }       ERR_EXIT("recvfrom");     }      // 从 ip 数据报里拿到 icmp 报文     icmp_echo_reply = (struct icmp_echo*)((char*)ip + (ip->ip_hl << 2));     if (icmp_echo_reply->icmp_type != 0 || icmp_echo_reply->icmp_code != 0         || icmp_echo_reply->icmp_id != (getpid() & 0xffff)) {       // 收到的不是我们想要的包，重来继续收，不能使用 continue 是因为我们不能判定包就丢失了       goto again;     }     // 执行到这里说明收到了自己的包，将接收个数递增     ++nrecv;     // 计算往返时间     timerecv = now();     timesend = *((int64_t*)icmp_echo_reply->icmp_data);     rtt = (timerecv - timesend) / 1000.0;     LOG("%d bytes from %s (%s): icmp_seq=%d ttl=%d time=%.1f ms\n",         ICMP_SIZE, hostname, inet_ntoa(to.sin_addr), icmp_echo_reply->icmp_seq, ip->ip_ttl, rtt);     sleep(1);   } }  void handler(int sig) {   int64_t end;   if (sig == SIGINT) {     end = now();     WARNING("\n--- %s ping statistics ---\n", hostname);     WARNING("%d packets transmitted, %d received, %d%% packet loss, time %dms\n",         nsend, nrecv, (nsend - nrecv) * 100 / nsend, (int)(end - start) / 1000);     exit(0);   } }

这段代码没有什么特别的地方，唯一要注意的就是为了防止对端没有回应应答报文而导致 recvfrom 阻塞，我们需要给 recvfrom 设置超时时间。使用 alarm 信号为读写 I/O 设置超时时间是惯用的技俩，这些以前博客里都写过。

代码中使用了 goto 语句，当然你也可以使用 while 循环，但在这里使用 goto 反而能让代码可读性更好。一味的抨击 goto 是不正确的，任何事物都有两面性。

3. 实验

ping GitHub 首页

选 GitHub 是因为这个网站打开的速度很慢。

图2 ping GitHub

ping Google 首页

选它是因为它在国内被墙，所以肯定会超时。

图3 ping Google.com

ping 百度首页

图4 ping 百度首页

ping 国内的主机速度还是相当快的。

4. 总结

掌握 ping 命令原理