使用Golang實現簡單Ping過程

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引言

    關於各種語言實現Ping已經是大家喜聞樂見的事情了，網路上利用Golang實現Ping已經有比較詳細的程式碼範例，但大多是僅僅是實現了Request過程，而對Response的回顯內容並沒有做接收。而Ping程式不僅僅是發送一個ICMP，更重要的是如何接收並進行統計。

    下面是網路上幾篇關於Ping的實現代碼：

    https://github.com/paulstuart/ping/blob/master/ping.go

    http://blog.csdn.net/gophers/article/details/21481447

    http://blog.csdn.net/laputa73/article/details/17226337

本文借鑒了第二個連結裡面的部分代碼。

準備

1. 安裝最新的Go

   由於Google被牆的原因，如果沒有VPN的話，就到這裡下載：

   http://www.golangtc.com/download

2. 使用任意文字編輯器，或者LiteIDE會比較方便編譯和調試，下面是LiteIDE的

   https://github.com/visualfc/liteide

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包中的相關函數可以快速構造一個IP包並自訂其中一些關鍵參數，而不需要再自己手動填充IP報文。

2. 使用encoding/binary包可以輕鬆擷取結構體struct的記憶體資料並且可以規定位元組序（這裡要用網路位元組序BigEndian），而不需要自己去轉換位元組序。之前的一片文中使用boost，還要自己去實現轉換過程，詳見：關於蹭網檢查的原理及實現

3. 使用container/list包，方便進行結果統計

4. 使用time包實現耗時和逾時處理

ICMP報文struct：

type ICMP struct {Type        uint8Code        uint8Checksum    uint16Identifier  uint16SequenceNum 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程式，包括之前的ARP程式都必須使用系統最高許可權執行，所以這裡先給出提示，使用time.Sleep(5e9)，暫停5秒，是為了使雙擊執行者看到提示，避免控制台一閃而過。

關鍵net對象的建立和初始化：

var (icmp     ICMPladdr    = 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表示產生一個IP報文，版本號碼是v4，協議是ICMP（這裡字串ip4:icmp會把IP報文的協議欄位設為1表示ICMP協議），

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

目的地址raddr是一個URL，這裡使用Resolve進行DNS解析，注意傳回值是一個指標，所以下面的DialIP方法中參數表示沒有取地址符。

這樣一個完整的IP報文就裝配好了，我們並沒有去操心IP中的其他一些欄位，Go已經為我們處理好了。

通過返回的conn *net.IPConn對象可以進行後續操作。

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

下面需要構造ICMP報文了：

icmp.Type = 8icmp.Code = 0icmp.Checksum = 0icmp.Identifier = 0icmp.SequenceNum = 0var buffer bytes.Bufferbinary.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可以把一個結構體資料按照指定的位元組序讀到緩衝區裡面，計算校正和後，再讀進去。

檢驗和演算法參考上面給出的URL中的實現：

func CheckSum(data []byte) uint16 {var (sum    uint32length int = len(data)index  int)for length > 1 {sum += uint32(data[index])<<8 + uint32(data[index+1])index += 2length -= 2}if length > 0 {sum += uint32(data[index])}sum += (sum >> 16)return uint16(^sum)}

下面是Ping的Request過程，這裡仿照Windows的ping，預設只進行4次：

fmt.Printf("\n正在 Ping %s 具有 0 位元組的資料:\n", raddr.String())recv := make([]byte, 1024)statistic := list.New()sended_packets := 0for 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("請求逾時")continue}t_end := time.Now()dur := t_end.Sub(t_start).Nanoseconds() / 1e6fmt.Printf("來自 %s 的回複: 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位元組的資料"表示ICMP報文中沒有資料欄位，這和Windows裡面32位元組的資料的略有不同。

conn.Write方法執行之後也就發送了一條ICMP請求，同時進行計時和計次。

conn.SetReadDeadline可以在未收到資料的指定時間內停止Read等待，並返回錯誤err，然後判定請求逾時。否則，收到回應後，計算來回所用時間，並放入一個list方便後續統計。

注釋部分內容是我在探索返回資料時的代碼，讀者可以試試看Read到的資料是哪個資料包的？

統計工作將在迴圈結束時進行，這裡使用了defer其實是希望按了Ctrl+C之後能return執行，但是控制台確實不給力，直接給殺掉了。。

defer func() {fmt.Println("")//資訊統計var min, max, sum int64if 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 = valcase val > max:max = val}sum = sum + val}recved, losted := statistic.Len(), sended_packets-statistic.Len()fmt.Printf("%s 的 Ping 統計資訊：\n  資料包：已發送 = %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),)}()

統計過程注意類型的轉換和格式化就行了。

全部代碼就這些，執行結果大概是這個樣子的：

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

收尾

Golang實現整個Ping比我想象中的還要簡單很多，靜態編譯速度是十分快速，相比C而言，你需要更多得瞭解底層，甚至要從鏈路層開始，你需要寫更多更複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展，這一點Golang做的很好。