大家好，欢迎来到IT知识分享网。
欢迎到我的博客浏览 手把手教你用Go实现Ping操作 | YinKai’s Blog
这次我们来看一下什么是 Ping 操作，以及它有什么用处，并且我们来动手实现一个简易版的 Ping 工具。
Ping 是什么？
ping 是一个计算机网络工具，通常用于测试网络连接的可达性和测量往返时间。在大多数操作系统中，ping 命令是一个内置的命令行工具，可以通过命令行终端使用。例如，在 Windows 操作系统中，你可以在命令提示符中运行 ping 命令，而在类 Unix 操作系统（如 Linux 和 macOS）中，你可以在终端中使用 ping 命令。通常，命令的语法是 `ping 目标主机或 IP`，然后命令将输出与目标主机的通信状态和 RTT 相关的信息。
Ping 有什么用处？
`Ping` 工具主要有以下几个主要用途：
1. 测试主机的可达性：`ping` 命令用于检查另一个主机是否可以在网络上访问。它向目标主机发送一个小的数据包（通常是 ICMP Echo Request），如果目标主机正常工作，它将响应一个回复数据包（通常是 ICMP Echo Reply）。如果没有响应，那么目标主机可能无法访问或处于离线状态。
2. 测量往返时间（RTT）：`ping` 命令通常会显示每次请求和响应之间的时间差，这被称为往返时间（RTT）。这个值表示了数据从发送端到接收端的往返延迟，通常以毫秒为单位。测量 RTT 对于评估网络性能和延迟非常有用。
3. 网络故障排除：`ping` 是网络故障排除的有用工具之一。通过检查 `ping` 的输出，网络管理员可以确定网络连接是否正常，以及延迟是否在可接受范围内。如果 `ping` 失败，管理员可以进一步调查网络故障的原因。
4. 监测网络稳定性：`ping` 命令还可以用于监测网络的稳定性。通过连续地向目标主机发送 `ping` 请求，可以了解网络连接的质量和稳定性。如果出现不稳定性，管理员可以及时采取措施。
动手实现一个 Ping 工具
首先，我们要了解一下 Ping 操作的工作原理：向网络上的另一个主机系统发送 ICMP 报文，如果指定系统得到了报文，它将把回复报文传回给发送者。
先来看看 ICMP 报文长什么样：
ICMP 报文由 ICMP 报文头 和 数据包组成，其报文头包含 Type、Code、Checksum、ID、SequenceNum 字段。因此，我们需要先在本地主机上定义 ICMP 请求报文结构体：
type ICMP struct { Type uint8 // 类型 Code uint8 // 代码 CheckSum uint16 // 校验和 ID uint16 // ID SequenceNum uint16 // 序号 } 上面只是 ICMP 的报文头，我们在后面还需要为这个报文构建请求数据。需要注意的是，定义的顺序不能乱，因为我们发送数据包是按字节发送的，所以获取对应的字段的时候，也是按照对应字段的位置去获取的，如果顺序乱了，获取到的数据就会出错。
在构建数据之前，我们先设置好命令行参数，以获取对应参数和目标 IP，同时需要定义全局变量，将命令行参数绑定到对应的变量中，方便使用：
var ( helpFlag bool timeout int64 // 耗时 size int // 大小 count int // 请求次数 ) func GetCommandArgs() { flag.Int64Var(&timeout, "w", 1000, "请求超时时间") flag.IntVar(&size, "l", 32, "发送字节数") flag.IntVar(&count, "n", 4, "请求次数") flag.BoolVar(&helpFlag, "h", false, "显示帮助信息") flag.Parse() } 在 `main` 函数中，启用命令行参数设置：
func main() { GetCommandArgs() } 在发送报文前，我们需要先建立连接，此时需要先获取目标 IP，这个由命令行参数中获取：
// 获取目标 IP desIP := os.Args[len(os.Args)-1] // 构建连接 conn, err := net.DialTimeout("ip:icmp", desIP, time.Duration(timeout)*time.Millisecond) if err != nil { log.Println(err.Error()) return } defer conn.Close() // 远程地址 remoteaddr := conn.RemoteAddr() 连接建立后，我们需要根据参数中的发送次数 `count` 去发送对应次数的报文，因此需要用 `for` 去做：
for i := 0; i < count; i ++ { ... } 通过百度百科可以查到，我们要使用的是 Ping 请求，即回显请求，其对应的 Type 和 Code 如下：
同样，我们在全局变量中添加对应的值：
var ( typ uint8 = 8 code uint8 = 0 ) 做好前面的准备工作，我们就可以开始构建我们的 ICMP 请求报文了。我们这里以发送的第几次作为 ID 和序列号：
icmp := &ICMP{ Type: typ, Code: code, CheckSum: uint16(0), ID: uint16(i), SequenceNum: uint16(i), } 由于 ICMP 是使用二进制进行传输的，所以我们需要将信息用二进制表示：
var buffer bytes.Buffer binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, icmp) 然后根据发送数据的大小 `size` 构建数据并写在 ICMP 报文后面：
data := make([]byte, size) buffer.Write(data) data = buffer.Bytes() 现在，就只差一个校验和字段了，计算 ICMP（Internet Control Message Protocol）报文的校验和字段遵循以下步骤：
func checkSum(data []byte) uint16 { // 第一步：两两拼接并求和 length := len(data) index := 0 var sum uint32 for length > 1 { // 拼接且求和 sum += uint32(data[index])<<8 + uint32(data[index+1]) length -= 2 index += 2 } // 奇数情况，还剩下一个，直接求和过去 if length == 1 { sum += uint32(data[index]) } // 第二部：高 16 位，低 16 位 相加，直至高 16 位为 0 hi := sum >> 16 for hi != 0 { sum = hi + uint32(uint16(sum)) hi = sum >> 16 } // 返回 sum 值 取反 return uint16(^sum) } 接着再将算出来的校验和放到报文头对应的位置中去，这里需要计算一下位置。假设我们有以下 ICMP 报文：
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Type | Code | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Checksum (2 bytes) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Identifier (2 bytes) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Sequence Number (2 bytes) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Data (variable length) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 校验和属于报文的第3、4个字节，即 data[2] 和 data[3]。
data[2] = byte(checkSum >> 8) data[3] = byte(checkSum) 最后再设置一下超时时间，就可以将数据 `data` 写入连接中了：
// 设置超时时间 conn.SetDeadline(time.Now().Add(time.Duration(timeout) * time.Millisecond)) // 将 data 写入连接中， n, err := conn.Write(data) if err != nil { log.Println(err) continue } 发送完成后，再构建缓冲接收响应包，
buf := make([]byte, 1024) n, err = conn.Read(buf) //fmt.Println(data) if err != nil { log.Println(err) continue } 然后我们就可以从响应包中获取我们需要的数据，比如 IP 地址、TTL等：
根据抓到的 ICMP 响应包，可以知道 IP 头共 20 个字节，源 IP 和 目标 IP 在我们接收的数据包的倒数 8 个字节里，所以我们可以推算出我们访问的 IP 地址，就可以构建我们的打印信息了：
fmt.Printf("来自 %d.%d.%d.%d 的回复：字节=%d 时间=%d TTL=%d\n", buf[12], buf[13], buf[14], buf[15], n-28, t, buf[8]) 至此，我们 Ping 工具的核心功能就实现了，还有一些统计信息，就不做具体的讲解了，感兴趣的可以从代码中看具体的实现。
完整代码如下：
package main import ( "bytes" "encoding/binary" "flag" "fmt" "log" "math" "net" "os" "time" ) // tcp 报文前20个是报文头，后面的才是 ICMP 的内容。 // ICMP：组建 ICMP 首部（8 字节） + 我们要传输的内容 // ICMP 首部：type、code、校验和、ID、序号，1 1 2 2 2 // 回显应答：type = 0，code = 0 // 回显请求：type = 8, code = 0 var ( helpFlag bool timeout int64 // 耗时 size int // 大小 count int // 请求次数 typ uint8 = 8 code uint8 = 0 SendCnt int // 发送次数 RecCnt int // 接收次数 MaxTime int64 = math.MinInt64 // 最大耗时 MinTime int64 = math.MaxInt64 // 最短耗时 SumTime int64 // 总计耗时 ) // ICMP 序号不能乱 type ICMP struct { Type uint8 // 类型 Code uint8 // 代码 CheckSum uint16 // 校验和 ID uint16 // ID SequenceNum uint16 // 序号 } func main() { fmt.Println() log.SetFlags(log.Llongfile) GetCommandArgs() // 打印帮助信息 if helpFlag { displayHelp() os.Exit(0) } // 获取目标 IP desIP := os.Args[len(os.Args)-1] //fmt.Println(desIP) // 构建连接 conn, err := net.DialTimeout("ip:icmp", desIP, time.Duration(timeout)*time.Millisecond) if err != nil { log.Println(err.Error()) return } defer conn.Close() // 远程地址 remoteaddr := conn.RemoteAddr() fmt.Printf("正在 Ping %s [%s] 具有 %d 字节的数据:\n", desIP, remoteaddr, size) for i := 0; i < count; i++ { // 构建请求 icmp := &ICMP{ Type: typ, Code: code, CheckSum: uint16(0), ID: uint16(i), SequenceNum: uint16(i), } // 将请求转为二进制流 var buffer bytes.Buffer binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, icmp) // 请求的数据 data := make([]byte, size) // 将请求数据写到 icmp 报文头后 buffer.Write(data) data = buffer.Bytes() // ICMP 请求签名（校验和）：相邻两位拼接到一起，拼接成两个字节的数 checkSum := checkSum(data) // 签名赋值到 data 里 data[2] = byte(checkSum >> 8) data[3] = byte(checkSum) startTime := time.Now() // 设置超时时间 conn.SetDeadline(time.Now().Add(time.Duration(timeout) * time.Millisecond)) // 将 data 写入连接中， n, err := conn.Write(data) if err != nil { log.Println(err) continue } // 发送数 ++ SendCnt++ // 接收响应 buf := make([]byte, 1024) n, err = conn.Read(buf) //fmt.Println(data) if err != nil { log.Println(err) continue } // 接受数 ++ RecCnt++ //fmt.Println(n, err) // data：64，ip首部：20，icmp：8个 = 92 个 // 打印信息 t := time.Since(startTime).Milliseconds() fmt.Printf("来自 %d.%d.%d.%d 的回复：字节=%d 时间=%d TTL=%d\n", buf[12], buf[13], buf[14], buf[15], n-28, t, buf[8]) MaxTime = Max(MaxTime, t) MinTime = Min(MinTime, t) SumTime += t time.Sleep(time.Second) } fmt.Printf("\n%s 的 Ping 统计信息:\n", remoteaddr) fmt.Printf(" 数据包: 已发送 = %d，已接收 = %d，丢失 = %d (%.f%% 丢失)，\n", SendCnt, RecCnt, count*2-SendCnt-RecCnt, float64(count*2-SendCnt-RecCnt)/float64(count*2)*100) fmt.Println("往返行程的估计时间(以毫秒为单位):") fmt.Printf(" 最短 = %d，最长 = %d，平均 = %d\n", MinTime, MaxTime, SumTime/int64(count)) } // 求校验和 func checkSum(data []byte) uint16 { // 第一步：两两拼接并求和 length := len(data) index := 0 var sum uint32 for length > 1 { // 拼接且求和 sum += uint32(data[index])<<8 + uint32(data[index+1]) length -= 2 index += 2 } // 奇数情况，还剩下一个，直接求和过去 if length == 1 { sum += uint32(data[index]) } // 第二部：高 16 位，低 16 位 相加，直至高 16 位为 0 hi := sum >> 16 for hi != 0 { sum = hi + uint32(uint16(sum)) hi = sum >> 16 } // 返回 sum 值 取反 return uint16(^sum) } // GetCommandArgs 命令行参数 func GetCommandArgs() { flag.Int64Var(&timeout, "w", 1000, "请求超时时间") flag.IntVar(&size, "l", 32, "发送字节数") flag.IntVar(&count, "n", 4, "请求次数") flag.BoolVar(&helpFlag, "h", false, "显示帮助信息") flag.Parse() } func Max(a, b int64) int64 { if a > b { return a } return b } func Min(a, b int64) int64 { if a < b { return a } return b } func displayHelp() { fmt.Println(`选项： -n count 要发送的回显请求数。 -l size 发送缓冲区大小。 -w timeout 等待每次回复的超时时间(毫秒)。 -h 帮助选项`) }小结
本文讲解了常用工具 Ping，并且从 ICMP 报文角度手把手教大家实现了一个简易版的 Ping 工具，在这个过程中大家可以收获到很多东西，希望大家能够自己动手实现一下，结果一定不会让你失望。
免责声明：本站所有文章内容,图片，视频等均是来源于用户投稿和互联网及文摘转载整编而成，不代表本站观点，不承担相关法律责任。其著作权各归其原作者或其出版社所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,侵犯到您的权益，请在线联系站长,一经查实,本站将立刻删除。 本文来自网络,若有侵权，请联系删除，如若转载，请注明出处：https://haidsoft.com/133166.html
