Python实现PING命令的示例代码

一、PING简介

PING（Packet Internet Grope），也称因特网包探索器。PING使用ICMP回送（ECHO）请求和回送（ECHO）应答报文，一般用于测试网络连通性，统计往返时间、丢包率等。PING UNIX命令格式如下：

ping [ - Rdfnqrv ] [ - c count ] [ - i wait ] [ - l preload ] [ - p pattern ] [ - s packetsize ] host

如果目标主机正在运行并连在网络上，它就会对ICMP ECHO请求报文进行应答。每个ICMP ECHO请求报文包含一个IP和ICMP报文收不，后紧跟一个timeval结构，以及用来填充这个报文的填充字节。

缺省情况下，PING连续发送ICMP ECHO请求报文，直到收到中断信号（Ctrl - C）。PING命令每秒发送一个报文，并且在程序结束是显示一个简要总结。PING命令在程序超时或接收到中断信号时结束。host参数可以是有效的主机名或IP地址。

报文结构如下：

二、代码实现

# encoding:utf-8
import time
import struct
import socket
import select




def chesksum(data):
  n = len(data)
  m = n % 2
  sum = 0
  for i in range(0, n - m ,2):
      sum += (data[i]) + ((data[i+1]) << 8)#传入data以每两个字节（十六进制）通过ord转十进制，第一字节在低位，第二个字节在高位
  if m:
      sum += (data[-1])
  #将高于16位与低16位相加
  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff)
  sum += (sum >> 16) #如果还有高于16位，将继续与低16位相加
  answer = ~sum & 0xffff
  #  主机字节序转网络字节序列（参考小端序转大端序）
  answer = answer >> 8 | (answer << 8 & 0xff00)
  return answer

def request_ping(data_type,data_code,data_checksum,data_ID,data_Sequence,payload_body):
  #  把字节打包成二进制数据
  icmp_packet = struct.pack('>BBHHH32s',data_type,data_code,data_checksum,data_ID,data_Sequence,payload_body)
  icmp_chesksum = chesksum(icmp_packet)  #获取校验和
  #  把校验和传入，再次打包
  icmp_packet = struct.pack('>BBHHH32s',data_type,data_code,icmp_chesksum,data_ID,data_Sequence,payload_body)
  return icmp_packet


def raw_socket(dst_addr,icmp_packet):
  '''
     连接套接字,并将数据发送到套接字
  '''
  #实例化一个socket对象，ipv4，原套接字，分配协议端口
  rawsocket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_RAW,socket.getprotobyname("icmp"))
  #记录当前请求时间
  send_request_ping_time = time.time()
  #发送数据到网络
  rawsocket.sendto(icmp_packet,(dst_addr,80))
  #返回数据
  return send_request_ping_time,rawsocket,dst_addr


def reply_ping(send_request_ping_time,rawsocket,data_Sequence,timeout = 2):
  while True:
      #开始时间
      started_select = time.time()
      #实例化select对象，可读rawsocket，可写为空，可执行为空，超时时间
      what_ready = select.select([rawsocket], [], [], timeout)
      #等待时间
      wait_for_time = (time.time() - started_select)
      #没有返回可读的内容，判断超时
      if what_ready[0] == []:  # Timeout
          return -1
      #记录接收时间
      time_received = time.time()
      #设置接收的包的字节为1024
      received_packet, addr = rawsocket.recvfrom(1024)
      #获取接收包的icmp头
      #print(icmpHeader)
      icmpHeader = received_packet[20:28]
      #反转编码
      type, code, checksum, packet_id, sequence = struct.unpack(
          ">BBHHH", icmpHeader
      )

      if type == 0 and sequence == data_Sequence:
          return time_received - send_request_ping_time

      #数据包的超时时间判断
      timeout = timeout - wait_for_time
      if timeout <= 0:
          return -1
def dealtime(dst_addr,sumtime,shorttime,longtime,accept,i,time):
  sumtime += time
  print(sumtime)
  if i == 4:
      print("{0}的Ping统计信息：".format(dst_addr))
      print("数据包：已发送={0},接收={1}，丢失={2}（{3}%丢失），\n往返行程的估计时间（以毫秒为单位）：\n\t最短={4}ms，最长={5}ms，平均={6}ms".format(i+1,accept,i+1-accept,(i+1-accept)/(i+1)*100,shorttime,longtime,sumtime))
def ping(host):
  send, accept, lost = 0, 0, 0
  sumtime, shorttime, longtime, avgtime = 0, 1000, 0, 0
  #TODO icmp数据包的构建
  data_type = 8 # ICMP Echo Request
  data_code = 0 # must be zero
  data_checksum = 0 # "...with value 0 substituted for this field..."
  data_ID = 0 #Identifier
  data_Sequence = 1 #Sequence number
  payload_body = b'abcdefghijklmnopqrstuvwabcdefghi' #data

  # 将主机名转ipv4地址格式，返回以ipv4地址格式的字符串，如果主机名称是ipv4地址，则它将保持不变
  dst_addr = socket.gethostbyname(host)
  print("正在 Ping {0} [{1}] 具有 32 字节的数据:".format(host,dst_addr))
  for i in range(0,4):
      send = i + 1
      #请求ping数据包的二进制转换
      icmp_packet = request_ping(data_type,data_code,data_checksum,data_ID,data_Sequence + i,payload_body)
      #连接套接字,并将数据发送到套接字
      send_request_ping_time,rawsocket,addr = raw_socket(dst_addr,icmp_packet)
      #数据包传输时间
      times = reply_ping(send_request_ping_time,rawsocket,data_Sequence + i)
      if times > 0:
          print("来自 {0} 的回复: 字节=32 时间={1}ms".format(addr,int(times*1000)))

          accept += 1
          return_time = int(times * 1000)
          sumtime += return_time
          if return_time > longtime:
              longtime = return_time
          if return_time < shorttime:
              shorttime = return_time
          time.sleep(0.7)
      else:
          lost += 1
          print("请求超时。")

      if send == 4:
          print("{0}的Ping统计信息:".format(dst_addr))
          print("\t数据包：已发送={0},接收={1}，丢失={2}（{3}%丢失），\n往返行程的估计时间（以毫秒为单位）：\n\t最短={4}ms，最长={5}ms，平均={6}ms".format(
              i + 1, accept, i + 1 - accept, (i + 1 - accept) / (i + 1) * 100, shorttime, longtime, sumtime/send))



if __name__ == "__main__":
  i = input("请输入要ping的主机或域名\n")
  ping(i)

三、结果显示

D:\Miniconda3\python.exe D:/网络协议分析与设计/实验/ping/ping.py
请输入要ping的主机或域名
www.baidu.com
正在 Ping www.baidu.com [14.215.177.39] 具有 32 字节的数据:
来自 14.215.177.39 的回复: 字节=32 时间=34ms
来自 14.215.177.39 的回复: 字节=32 时间=26ms
来自 14.215.177.39 的回复: 字节=32 时间=32ms
来自 14.215.177.39 的回复: 字节=32 时间=28ms
14.215.177.39的Ping统计信息:
数据包：已发送=4,接收=4，丢失=0（0.0%丢失），
往返行程的估计时间（以毫秒为单位）：
最短=26ms，最长=34ms，平均=30.0ms

Process finished with exit code 0

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