利用Go語言實現(xiàn)簡單Ping過程的方法

更新時間：2016年09月13日 14:55:31 投稿：daisy

相信利用各種語言實現(xiàn)Ping已經(jīng)是大家喜聞樂見的事情了，網(wǎng)絡上利用Golang實現(xiàn)Ping已經(jīng)有比較詳細的代碼示例，但大多是僅僅是實現(xiàn)了Request過程，而對Response的回顯內(nèi)容并沒有做接收。而Ping程序不僅僅是發(fā)送一個ICMP，更重要的是如何接收并進行統(tǒng)計。

一、準備工作

安裝最新的Go

1、由于Google被墻的原因，如果沒有VPN的話，就到這里下載：http://www.golangtc.com/download

2、使用任意文本編輯器，或者LiteIDE會比較方便編譯和調(diào)試

二、編碼

要用到的package：

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

1、使用Golang提供的net包中的相關函數(shù)可以快速構(gòu)造一個IP包并自定義其中一些關鍵參數(shù)，而不需要再自己手動填充IP報文。

2、使用encoding/binary包可以輕松獲取結(jié)構(gòu)體struct的內(nèi)存數(shù)據(jù)并且可以規(guī)定字節(jié)序（這里要用網(wǎng)絡字節(jié)序BigEndian），而不需要自己去轉(zhuǎn)換字節(jié)序。之前的一片文中使用boost，還要自己去實現(xiàn)轉(zhuǎn)換過程

3、使用container/list包，方便進行結(jié)果統(tǒng)計

4、使用time包實現(xiàn)耗時和超時處理

ICMP報文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
 }

注意這個ping程序，包括之前的ARP程序都必須使用系統(tǒng)最高權(quán)限執(zhí)行，所以這里先給出提示，使用time.Sleep(5e9) ，暫停5秒，是為了使雙擊執(zhí)行者看到提示，避免控制臺一閃而過。

關鍵net對象的創(chuàng)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表示生成一個IP報文，版本號是v4，協(xié)議是ICMP（這里字符串ip4:icmp會把IP報文的協(xié)議字段設為1表示ICMP協(xié)議），

源地址laddr可以是0.0.0.0也可以是自己的ip，這個并不影響ICMP的工作。

目的地址raddr是一個URL，這里使用Resolve進行DNS解析，注意返回值是一個指針，所以下面的DialIP方法中參數(shù)表示沒有取地址符。

這樣一個完整的IP報文就裝配好了，我們并沒有去操心IP中的其他一些字段，Go已經(jīng)為我們處理好了。

通過返回的conn *net.IPConn對象可以進行后續(xù)操作。

defer conn.Close() 表示該函數(shù)將在Return時被執(zhí)行，確保不會忘記關閉。

下面需要構(gòu)造ICMP報文了：

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)

仍然非常簡單，利用binary可以把一個結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)按照指定的字節(jié)序讀到緩沖區(qū)里面，計算校驗和后，再讀進去。

檢驗和算法參考上面給出的URL中的實現(xiàn)：

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過程，這里仿照Windows的ping，默認只進行4次：

fmt.Printf("\n正在 Ping %s 具有 0 字節(jié)的數(shù)據(jù):\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("請求超時")
  continue
 }
 t_end := time.Now()
 dur := t_end.Sub(t_start).Nanoseconds() / 1e6
 fmt.Printf("來自 %s 的回復: 時間 = %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字節(jié)的數(shù)據(jù)"表示ICMP報文中沒有數(shù)據(jù)字段，這和Windows里面32字節(jié)的數(shù)據(jù)的略有不同。

conn.Write方法執(zhí)行之后也就發(fā)送了一條ICMP請求，同時進行計時和計次。

conn.SetReadDeadline可以在未收到數(shù)據(jù)的指定時間內(nèi)停止Read等待，并返回錯誤err，然后判定請求超時。否則，收到回應后，計算來回所用時間，并放入一個list方便后續(xù)統(tǒng)計。

注釋部分內(nèi)容是我在探索返回數(shù)據(jù)時的代碼，讀者可以試試看Read到的數(shù)據(jù)是哪個數(shù)據(jù)包的？

統(tǒng)計工作將在循環(huán)結(jié)束時進行，這里使用了defer其實是希望按了Ctrl+C之后能return執(zhí)行，但是控制臺確實不給力，直接給殺掉了。。

defer func() {
 fmt.Println("")
 //信息統(tǒng)計
 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 統(tǒng)計信息：\n 數(shù)據(jù)包：已發(fā)送 = %d，已接收 = %d，丟失 = %d (%.1f%% 丟失)，\n往返行程的估計時間(以毫秒為單位)：\n 最短 = %dms，最長 = %dms，平均 = %.0fms\n",
  raddr.String(),
  sended_packets, recved, losted, float32(losted)/float32(sended_packets)*100,
  min, max, float32(sum)/float32(recved),
 )
 }()

統(tǒng)計過程注意類型的轉(zhuǎn)換和格式化就行了。

全部代碼就這些，執(zhí)行結(jié)果大概是這個樣子的：

注意每次Ping后都沒有"休息"，不像Windows或者Linux的會停頓幾秒再Ping下一輪。

總結(jié)

Golang實現(xiàn)整個Ping比我想象中的還要簡單很多，靜態(tài)編譯速度是十分快速，相比C而言，你需要更多得了解底層，甚至要從鏈路層開始，你需要寫更多更復雜的代碼來完成相同的工作，但究其根本，C語言仍然是鼻祖，功不可沒，很多原理和思想都要繼承和發(fā)展，這一點Golang做的很好。以上就是這篇文章的全部內(nèi)容，希望對大家的學習或者工作帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流。

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