在计算机网络中,`ping` 是一个非常常用的命令,用于测试网络连接的可达性和延迟。在给定的 C++ 代码实现中,我们看到作者创建了一个名为 `Ping` 的类,该类允许用户通过调用类的方法来实现类似于 `ping` 命令的功能。下面我们将详细探讨这个 `Ping` 类的实现及其主要知识点。
`Ping` 类的构造函数初始化了一些关键的成员变量,例如最大数据包大小 `m_maxPacketSize`、数据长度 `m_datalen`、已发送的数据包计数 `m_nsend`、已接收到的数据包计数 `m_nreceived` 以及 ICMP(Internet Control Message Protocol)序列号 `m_icmp_seq`。这些变量用于跟踪发送和接收的 ICMP 请求和响应。
接下来,我们看到一个名为 `getChksum` 的函数,它实现了 ICMP 报头的校验和计算。这是一个重要的步骤,因为正确的校验和能确保数据在传输过程中未被篡改。函数接收一个 16 位整数数组和长度作为参数,然后遍历数组,将所有 16 位值累加,并进行高位补零的处理,最后返回计算得到的校验和。
`packIcmp` 函数用于设置 ICMP 报头。它接受一个包装编号 `pack_no` 和一个 ICMP 结构指针。在这个函数中,它设置了 ICMP 类型(ICMP_ECHO 表示回显请求),代码(通常为 0),校验和(初始设为 0),序列号(与 `m_icmp_seq` 相关联)和 ID(与进程 ID 相关)。同时,它还包含一个 `timeval` 结构体,用于存储发送时间,以便后续计算往返时间(Round Trip Time,RTT)。
`unpackIcmp` 函数的作用是解析接收到的 ICMP 数据包。它从 IP 报头之后提取 ICMP 报头,检查类型(应为 ICMP_ECHOREPLY,即回显应答)和 ID(应与 `m_pid` 匹配),并计算 RTT。如果数据包格式正确且来自预期的源,则返回 `true`,并将相关数据填充到 `IcmpEchoReply` 结构体中,包括 RTT、ICMP 序列号、IP 的 TTL(Time To Live)以及 ICMP 报文的总长度。
此外,还有一个辅助函数 `tvSub`,它用来计算两个 `timeval` 结构体之间的差值,即两个时间戳之间的差值,用于计算 RTT。
这段代码实现了以下功能:
1. 创建一个 `Ping` 类,模拟了 `ping` 命令的核心功能。
2. 使用 C++ 编写 ICMP 报文的构建和解析,包括校验和的计算。
3. 能够设置超时时间,以便确定请求是否失败。
4. 能够获取 ping 操作的成功或失败原因,如 RTT 和 TTL。
这种实现方式可以用于网络诊断、性能测试或者教学示例,帮助开发者理解网络协议的工作原理,以及如何在 C++ 中实现底层网络通信。