利用Go语言实现简单Ping过程的方法

 更新时间:2016年09月13日 14:55:31   投稿:daisy  
相信利用各种语言实现Ping已经是大家喜闻乐见的事情了,网络上利用Golang实现Ping已经有比较详细的代码示例,但大多是仅仅是实现了Request过程,而对Response的回显内容并没有做接收。而Ping程序不仅仅是发送一个ICMP,更重要的是如何接收并进行统计。

一、准备工作

安装最新的Go

1、由于Google被墙的原因,如果没有VPN的话,就到这里下载:http://www.golangtc.com/download

2、使用任意文本编辑器,或者LiteIDE会比较方便编译和调试

二、编码

要用到的package:

import (
 "bytes"
 "container/list"
 "encoding/binary"
 "fmt"
 "net"
 "os"
 "time"
)

1、使用Golang提供的net包中的相关函数可以快速构造一个IP包并自定义其中一些关键参数,而不需要再自己手动填充IP报文。

2、使用encoding/binary包可以轻松获取结构体struct的内存数据并且可以规定字节序(这里要用网络字节序BigEndian),而不需要自己去转换字节序。之前的一片文中使用boost,还要自己去实现转换过程

3、使用container/list包,方便进行结果统计

4、使用time包实现耗时和超时处理

ICMP报文struct:

type ICMP struct {
 Type    uint8
 Code    uint8
 Checksum  uint16
 Identifier uint16
 SequenceNum uint16
}

Usage提示:

arg_num := len(os.Args)
 if arg_num < 2 {
 fmt.Print(
  "Please runAs [super user] in [terminal].\n",
  "Usage:\n",
  "\tgoping url\n",
  "\texample: goping www.baidu.com",
 )
 time.Sleep(5e9)
 return
 }

注意这个ping程序,包括之前的ARP程序都必须使用系统最高权限执行,所以这里先给出提示,使用time.Sleep(5e9) ,暂停5秒,是为了使双击执行者看到提示,避免控制台一闪而过。

关键net对象的创建和初始化:

var (
 icmp   ICMP
 laddr  = net.IPAddr{IP: net.ParseIP("0.0.0.0")}
 raddr, _ = net.ResolveIPAddr("ip", os.Args[1])
 )
 conn, err := net.DialIP("ip4:icmp", &laddr, raddr)
 if err != nil {
 fmt.Println(err.Error())
 return
 }
 defer conn.Close()

net.DialIP表示生成一个IP报文,版本号是v4,协议是ICMP(这里字符串ip4:icmp会把IP报文的协议字段设为1表示ICMP协议),

源地址laddr可以是0.0.0.0也可以是自己的ip,这个并不影响ICMP的工作。

目的地址raddr是一个URL,这里使用Resolve进行DNS解析,注意返回值是一个指针,所以下面的DialIP方法中参数表示没有取地址符。

这样一个完整的IP报文就装配好了,我们并没有去操心IP中的其他一些字段,Go已经为我们处理好了。

通过返回的conn *net.IPConn对象可以进行后续操作。

defer conn.Close() 表示该函数将在Return时被执行,确保不会忘记关闭。

下面需要构造ICMP报文了:

icmp.Type = 8
 icmp.Code = 0
 icmp.Checksum = 0
 icmp.Identifier = 0
 icmp.SequenceNum = 0
 var buffer bytes.Buffer
 binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, icmp)
 icmp.Checksum = CheckSum(buffer.Bytes())
 buffer.Reset()
 binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, icmp)

仍然非常简单,利用binary可以把一个结构体数据按照指定的字节序读到缓冲区里面,计算校验和后,再读进去。

检验和算法参考上面给出的URL中的实现:

func CheckSum(data []byte) uint16 {
 var (
 sum  uint32
 length int = len(data)
 index int
 )
 for length > 1 {
 sum += uint32(data[index])<<8 + uint32(data[index+1])
 index += 2
 length -= 2
 }
 if length > 0 {
 sum += uint32(data[index])
 }
 sum += (sum >> 16)
 return uint16(^sum)
}

下面是Ping的Request过程,这里仿照Windows的ping,默认只进行4次:

fmt.Printf("\n正在 Ping %s 具有 0 字节的数据:\n", raddr.String())
 recv := make([]byte, 1024)
 statistic := list.New()
 sended_packets := 0
 for i := 4; i > 0; i-- {
 if _, err := conn.Write(buffer.Bytes()); err != nil {
  fmt.Println(err.Error())
  return
 }
 sended_packets++
 t_start := time.Now()
 conn.SetReadDeadline((time.Now().Add(time.Second * 5)))
 _, err := conn.Read(recv)
 if err != nil {
  fmt.Println("请求超时")
  continue
 }
 t_end := time.Now()
 dur := t_end.Sub(t_start).Nanoseconds() / 1e6
 fmt.Printf("来自 %s 的回复: 时间 = %dms\n", raddr.String(), dur)
 statistic.PushBack(dur)
 //for i := 0; i < recvsize; i++ {
 // if i%16 == 0 {
 // fmt.Println("")
 // }
 // fmt.Printf("%.2x ", recv[i])
 //}
 //fmt.Println("")
 }

"具有0字节的数据"表示ICMP报文中没有数据字段,这和Windows里面32字节的数据的略有不同。

conn.Write方法执行之后也就发送了一条ICMP请求,同时进行计时和计次。

conn.SetReadDeadline可以在未收到数据的指定时间内停止Read等待,并返回错误err,然后判定请求超时。否则,收到回应后,计算来回所用时间,并放入一个list方便后续统计。

注释部分内容是我在探索返回数据时的代码,读者可以试试看Read到的数据是哪个数据包的?

统计工作将在循环结束时进行,这里使用了defer其实是希望按了Ctrl+C之后能return执行,但是控制台确实不给力,直接给杀掉了。。

defer func() {
 fmt.Println("")
 //信息统计
 var min, max, sum int64
 if statistic.Len() == 0 {
  min, max, sum = 0, 0, 0
 } else {
  min, max, sum = statistic.Front().Value.(int64), statistic.Front().Value.(int64), int64(0)
 }
 for v := statistic.Front(); v != nil; v = v.Next() {
  val := v.Value.(int64)
  switch {
  case val < min:
  min = val
  case val > max:
  max = val
  }
  sum = sum + val
 }
 recved, losted := statistic.Len(), sended_packets-statistic.Len()
 fmt.Printf("%s 的 Ping 统计信息:\n 数据包:已发送 = %d,已接收 = %d,丢失 = %d (%.1f%% 丢失),\n往返行程的估计时间(以毫秒为单位):\n 最短 = %dms,最长 = %dms,平均 = %.0fms\n",
  raddr.String(),
  sended_packets, recved, losted, float32(losted)/float32(sended_packets)*100,
  min, max, float32(sum)/float32(recved),
 )
 }()

统计过程注意类型的转换和格式化就行了。

全部代码就这些,执行结果大概是这个样子的:

 

注意每次Ping后都没有"休息",不像Windows或者Linux的会停顿几秒再Ping下一轮。

总结

Golang实现整个Ping比我想象中的还要简单很多,静态编译速度是十分快速,相比C而言,你需要更多得了解底层,甚至要从链路层开始,你需要写更多更复杂的代码来完成相同的工作,但究其根本,C语言仍然是鼻祖,功不可没,很多原理和思想都要继承和发展,这一点Golang做的很好。以上就是这篇文章的全部内容,希望对大家的学习或者工作带来一定的帮助,如果有疑问大家可以留言交流。

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