IBM/DW 發表于 11-27 08:10 11天前,
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【廈門】 12月22日（周六下午）OSC 源創會 我要報名»
本文由淺入深地介紹了如何使用 Java 類庫，判斷兩臺機器之間網絡是否可達。本文介紹了 Java 中三種不同的網絡可達的判斷方法以及針對 IPv4 和 IPv6 混合網絡的編程方法。同時也介紹了這些方法的使用場景和優缺點，基本涵蓋了在實際應用中可能碰到的各種情況。
在網絡編程中，有時我們需要判斷兩臺機器之間的連通性，或者說是一臺機器到另一臺機器的網絡可達性。在系統層面的測試中，我們常常用 Ping 命令來做驗證。盡管 Java 提供了比較豐富的網絡編程類庫（包括在應用層的基于 URL 的網絡資源讀取，基于 TCP/IP 層的 Socket 編程，以及一些輔助的類庫），但是沒有直接提供類似 Ping 命令來測試網絡連通性的方法。本文將介紹如何通過 Java 已有的 API，編程實現各種場景下兩臺機器之間的網絡可達性判斷。在下面的章節中，我們會使用 Java 網絡編程的一些類庫 java.net.InetAddress 和 java.net.Socket，通過例子解釋如何模擬 Ping 命令。
一般情況下，我們僅僅需要判斷從一臺機器是否可以訪問（Ping）到另一臺機器，此時，可以簡單的使用 Java 類庫中 java.net.InetAddress 類來實現，這個類提供了兩個方法探測遠程機器是否可達
1 | boolean isReachable(int timeout) // 測試地址是否可達 |
2 | boolean isReachable(NetworkInterface netif, int ttl, int timeout) |
簡單說來，上述方法就是通過遠端機器的 IP 地址構造 InetAddress 對象，然后調用其 isReachable 方法，測試調用機器和遠端機器的網絡可達性。注意到遠端機器可能有多個 IP 地址，因而可能要迭代的測試所有的情況。
01 | void isAddressAvailable(String ip){ |
03 | InetAddress address = InetAddress.getByName(ip);//ping this IP |
05 | if(address instanceof java.net.Inet4Address){ |
06 | System.out.println(ip + " is ipv4 address"); |
08 | if(address instanceof java.net.Inet6Address){ |
09 | System.out.println(ip + " is ipv6 address"); |
11 | System.out.println(ip + " is unrecongized"); |
14 | if(address.isReachable(5000)){ |
15 | System.out.println("SUCCESS - ping " + IP + " with no interface specified"); |
17 | System.out.println("FAILURE - ping " + IP + " with no interface specified"); |
20 | System.out.println("\n-------Trying different interfaces--------\n"); |
22 | Enumeration<NetworkInterface> netInterfaces = |
23 | NetworkInterface.getNetworkInterfaces(); |
24 | while(netInterfaces.hasMoreElements()) { |
25 | NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement(); |
27 | "Checking interface, DisplayName:" + ni.getDisplayName() + ", Name:" + ni.getName()); |
28 | if(address.isReachable(ni, 0, 5000)){ |
29 | System.out.println("SUCCESS - ping " + ip); |
31 | System.out.println("FAILURE - ping " + ip); |
34 | Enumeration<InetAddress> ips = ni.getInetAddresses(); |
35 | while(ips.hasMoreElements()) { |
36 | System.out.println("IP: " + ips.nextElement().getHostAddress()); |
38 | System.out.println("-------------------------------------------"); |
41 | System.out.println("error occurs."); |
程序輸出：
01 | --------------START-------------- |
03 | 10.13.20.70 is ipv4 address |
04 | SUCCESS - ping 10.13.20.70 with no interface specified |
06 | -------Trying different interfaces-------- |
08 | Checking interface, DisplayName:MS TCP Loopback interface, Name:lo |
09 | FAILURE - ping 10.13.20.70 |
11 | ------------------------------------------- |
12 | Checking interface, DisplayName:Intel(R) Centrino(R) Advanced-N 6200 AGN - |
13 | Teefer2 Miniport, Name:eth0 |
14 | FAILURE - ping 10.13.20.70 |
16 | ------------------------------------------- |
17 | Checking interface, DisplayName:Intel(R) 82577LM Gigabit Network Connection - |
18 | Teefer2 Miniport, Name:eth1 |
19 | SUCCESS - ping 10.13.20.70 |
20 | ------------------------------------------- |
21 | Checking interface, DisplayName:WAN (PPP/SLIP) Interface, Name:ppp0 |
22 | SUCCESS - ping 10.13.20.70 |
24 | ------------------------------------------- |
26 | --------------END-------------- |
從上可以看出 isReachable 的用法，可以不指定任何接口來判斷遠端網絡的可達性，但這不能區分出數據包是從那個網絡接口發出去的 ( 如果本地有多個網絡接口的話 )；而高級版本的 isReachable 則可以指定從本地的哪個網絡接口測試，這樣可以準確的知道遠端網絡可以連通本地的哪個網絡接口。
但是，Java 本身沒有提供任何方法來判斷本地的哪個 IP 地址可以連通遠端網絡，Java 網絡編程接口也沒有提供方法來訪問 ICMP 協議數據包，因而通過 ICMP 的網絡不可達數據包實現這一點也是不可能的 ( 當然可以用 JNI 來實現，但就和系統平臺相關了 ), 此時可以考慮本文下一節提出的方法。
在某些情況下，我們可能要確定本地的哪個網絡地址可以連通遠程網絡，以便遠程網絡可以回連到本地使用某些服務或發出某些通知。一個典型的應用場景 是，本地啟動了文件傳輸服務 ( 如 FTP)，需要將本地的某個 IP 地址發送到遠端機器，以便遠端機器可以通過該地址下載文件；或者遠端機器提供某些服務，在某些事件發生時通知注冊了獲取這些事件的機器 ( 常見于系統管理領域 )，因而在注冊時需要提供本地的某個可達 ( 從遠端 ) 地址。
雖然我們可以用 InetAddress.isReachabl 方法判斷出本地的哪個網絡接口可連通遠程玩過，但是由于單個網絡接口是可以配置多個 IP 地址的，因而在此并不合適。我們可以使用 Socket 建立可能的 TCP 連接，進而判斷某個本地 IP 地址是否可達遠程網絡。我們使用 java.net.Socket 類中的 connect 方法
1 | void connect(SocketAddress endpoint, int timeout) //使用Socket連接服務器，指定超時的時間 |
這種方法需要遠程的某個端口，該端口可以是任何基于 TCP 協議的開放服務的端口（如一般都會開放的 ECHO 服務端口 7, Linux 的 SSH 服務端口 22 等）。實際上，建立的 TCP 連接被協議棧放置在連接隊列，進而分發到真正處理數據的各個應用服務，由于 UDP 沒有連接的過程，因而基于 UDP 的服務（如 SNMP）無法在此方法中應用。
具體過程是，枚舉本地的每個網絡地址，建立本地 Socket，在某個端口上嘗試連接遠程地址，如果可以連接上，則說明該本地地址可達遠程網絡。
01 | void printReachableIP(InetAddress remoteAddr, int port){ |
04 | Enumeration<NetworkInterface> netInterfaces; |
06 | netInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces(); |
07 | while(netInterfaces.hasMoreElements()) { |
08 | NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement(); |
09 | Enumeration<InetAddress> localAddrs = ni.getInetAddresses(); |
10 | while(localAddrs.hasMoreElements()){ |
11 | InetAddress localAddr = localAddrs.nextElement(); |
12 | if(isReachable(localAddr, remoteAddr, port, 5000)){ |
13 | retIP = localAddr.getHostAddress(); |
18 | } catch(SocketException e) { |
20 | "Error occurred while listing all the local network addresses."); |
23 | System.out.println("NULL reachable local IP is found!"); |
25 | System.out.println("Reachable local IP is found, it is " + retIP); |
29 | boolean isReachable(InetAddress localInetAddr, InetAddress remoteInetAddr, |
30 | int port, int timeout) { |
32 | booleanisReachable = false; |
36 | // 端口號設置為 0 表示在本地挑選一個可用端口進行連接 |
37 | SocketAddress localSocketAddr = new InetSocketAddress(localInetAddr, 0); |
38 | socket.bind(localSocketAddr); |
39 | InetSocketAddress endpointSocketAddr = |
40 | new InetSocketAddress(remoteInetAddr, port); |
41 | socket.connect(endpointSocketAddr, timeout); |
42 | System.out.println("SUCCESS - connection established! Local: " + |
43 | localInetAddr.getHostAddress() + " remote: " + |
44 | remoteInetAddr.getHostAddress() + " port" + port); |
46 | } catch(IOException e) { |
47 | System.out.println("FAILRE - CAN not connect! Local: " + |
48 | localInetAddr.getHostAddress() + " remote: " + |
49 | remoteInetAddr.getHostAddress() + " port" + port); |
54 | } catch(IOException e) { |
55 | System.out.println("Error occurred while closing socket.."); |
運行結果
1 | --------------START-------------- |
3 | FAILRE - CAN not connect! Local: 127.0.0.1 remote: 10.8.1.50 port22 |
4 | FAILRE - CAN not connect! Local: 9.123.231.40 remote: 10.8.1.50 port22 |
5 | SUCCESS - connection established! Local: 10.0.50.189 remote: 10.8.1.50 port22 |
6 | Reachable local IP is found, it is 10.0.50.189 |
8 | --------------END-------------- |
當網絡環境中存在 IPv4 和 IPv6，即機器既有 IPv4 地址，又有 IPv6 地址的時候，我們可以對程序進行一些優化，比如
- 由于 IPv4 和 IPv6 地址之間是無法互相訪問的，因此僅需要判斷 IPv4 地址之間和 IPv6 地址之間的可達性。
- 對于 IPv4 的換回地址可以不做判斷，對于 IPv6 的 Linklocal 地址也可以跳過測試
- 根據實際的需要，我們可以優先考慮選擇使用 IPv4 或者 IPv6，提高判斷的效率
判斷本地地址和遠程地址是否同為 IPv4 或者 IPv6
2 | if(!((localInetAddr instanceofInet4Address) && (remoteInetAddr instanceofInet4Address) |
3 | || (localInetAddr instanceofInet6Address) && (remoteInetAddr instanceofInet6Address))){ |
4 | // 本地和遠程不是同時是 IPv4 或者 IPv6，跳過這種情況，不作檢測 |
跳過本地地址和 LinkLocal 地址
1 | if( localAddr.isLoopbackAddress() || |
2 | localAddr.isAnyLocalAddress() || |
3 | localAddr.isLinkLocalAddress() ){ |
本文列舉集中典型的場景，介紹了通過 Java 網絡編程接口判斷機器之間可達性的幾種方式。在實際應用中，可以根據不同的需要選擇相應的方法稍加修改即可。對于更加特殊的需求，還可以考慮通過 JNI 的方法直接調用系統 API 來實現，能提供更加強大和靈活的功能，這里就不再贅述了。
文章出處：IBM DW