IP Utils：网络工具包介绍

一、概述

IP Utils，也称为inetutils，是一个常用于网络操作的工具包，包含了多个工具，例如ping、traceroute、telnet、ftp等等。它也是Linux、Unix操作系统中的标准网络工具包之一。在本文中，我们将会对IP Utils提供的一些工具和API进行详细的介绍。

二、ping工具

ping命令是极为常见的网络工具之一，用来测试本地计算机与目标计算机之间的网络连接质量。在IP Utils中，我们可以使用以下代码段来实现对远程主机的ping操作：

#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    char *destip;
    struct hostent *host;
    struct sockaddr_in dest_addr;
    int sockfd, recv_bytes, optval;
    socklen_t optlen = sizeof(optval);

    if(argc != 2)
    {
        printf("Usage: %s <ipaddress>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    destip = argv[1];

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);

    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, optlen);

    bzero(&dest_addr, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.sin_family = AF_INET;
    dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(destip);

    if((host = gethostbyname(destip)) != NULL)
    {
        bcopy(host->h_addr, &dest_addr.sin_addr, host->h_length);
    }

    printf("Ping %s...\n", argv[1]);

    while(1)
    {
        if(sendto(sockfd, NULL, 0, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr)) < 0)
        {
            perror("sendto");
            break;
        }

        recv_bytes = recv(sockfd, NULL, 0, 0);
        if(recv_bytes > 0)
        {
            printf("%d bytes from %s: icmp_seq=1 ttl=%d\n", recv_bytes, destip, dest_addr.sin_family);
        }

        sleep(1);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

在上面的代码段中，我们使用了socket()函数来创建新的原始套接字。在setsockopt()函数中，我们开启了SO_REUSEADDR选项，这将允许我们在关闭后重新使用原始套接字。我们也使用了gethostbyname()函数，这将返回与远程主机对应的hostent结构体，其中包含了主机的IP地址。

三、traceroute工具

traceroute命令可以用来跟踪数据包在网络中传输的路径。在IP Utils中，我们可以使用以下代码段来实现traceroute操作：

#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/socket.h>

#define MAX_HOPS 64

int main(int argc, char *argv[])
{
    int ttl = 1;
    int sockfd, recv_bytes;
    char *destip;
    struct sockaddr_in dest_addr;
    char recv_buff[512];
    struct timeval tv;

    if(argc != 2)
    {
        printf("Usage: %s <ipaddress>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    destip = argv[1];

    bzero(&dest_addr, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.sin_family = AF_INET;
    dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(destip);

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_TTL, &ttl, sizeof(ttl));

    printf("Traceroute to %s (%s), %d hops max\n", destip, inet_ntoa(dest_addr.sin_addr), MAX_HOPS);

    while(ttl <= MAX_HOPS)
    {
        setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_TTL, &ttl, sizeof(ttl));
        tv.tv_sec = 1;
        tv.tv_usec = 0;
        setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO,&tv, sizeof(tv));

        struct sockaddr_in src_addr;
        socklen_t addrlen = sizeof(src_addr);
        bzero(&src_addr, sizeof(src_addr));

        printf("%d\t", ttl);

        for(int i = 1; i <= 3; ++i)
        {
            gettimeofday(&tv, NULL);
            double t1 = tv.tv_sec * 1000 + (double)tv.tv_usec / 1000;

            if(sendto(sockfd, NULL, 0, 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr)) < 0)
            {
                printf("\t*\t");
                continue;
            }

            if((recv_bytes = recvfrom(sockfd, recv_buff, sizeof(recv_buff), 0, (struct sockaddr*)&src_addr, &addrlen)) < 0)
            {
                printf("\t*\t");
                continue;
            }

            gettimeofday(&tv, NULL);
            double t2 = tv.tv_sec * 1000 + (double)tv.tv_usec / 1000;

            double rtt = t2 - t1;
            printf("%.2fms\t", rtt);
        }

        printf("\n");
        ++ttl;

        if(src_addr.sin_addr.s_addr == dest_addr.sin_addr.s_addr)
        {
            printf("%s\t", inet_ntoa(src_addr.sin_addr));
            break;
        }
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

在上面的代码段中，我们使用了SO_RCVTIMEO选项来在接收数据时设置超时时间。通过使用sendto()和recvfrom()函数，我们可以从套接字中接收和发送数据包。在traceroute中，我们不断地增加TTL，然后对目标计算机进行ping操作，以查找数据包传输的路径。如果路径中出现了与目标计算机的IP地址相同的主机，则可确定数据包已经到达目的地。

四、telnet工具

telnet命令是一种常用的用来远程连接计算机的工具。在IP Utils中，我们可以使用以下代码来实现telnet操作：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAXLINE 4096

int main(int argc, char **argv)
{
    int sockfd, n;
    char recvline[MAXLINE + 1];
    struct sockaddr_in servaddr;

    if(argc != 3)
    {
        printf("usage: %s <ipaddress> <portnumber>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        perror("socket");
        return 0;
    }

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

    if(inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0)
    {
        printf("inet_pton error for %s\n", argv[1]);
        return 0;
    }

    if(connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
    {
        perror("connect");
        return 0;
    }

    while((n = read(sockfd, recvline, MAXLINE)) > 0)
    {
        recvline[n] = 0;

        if(fputs(recvline, stdout) == EOF)
        {
            perror("fputs");
            return 0;
        }
    }

    if(n < 0)
    {
        perror("read");
        return 0;
    }

    return 0;
}

在上面的代码段中，我们使用了socket()函数来创建一个新的套接字，并使用connect()函数来将套接字连接到目标计算机。接着，我们可以使用read()函数来接收数据，并使用fputs()函数来将数据输出到控制台上。

五、结论

本文介绍了IP Utils网络工具包，并详细介绍了其中的几个常用工具，包括ping、traceroute、telnet等。通过使用这些工具，我们可以更好地了解网络和计算机之间的通信方式，并对网络连接进行更精确的测试和调试。