Go語言實現ping命令

ping Go語言 · 發表 2018-11-27 12:52:07

摘要： ping是使用ICMP協議 ICMP協議的組成：Type(8bits) + Code(8bits) + 校驗碼(checksum，8bits) + ID(16bits) + 序號(sequence，16bits) + 資料這些組成部分的含義： 1）Typ...

ping是使用ICMP協議

ICMP協議的組成：Type(8bits) + Code(8bits) + 校驗碼(checksum，8bits) + ID(16bits) + 序號(sequence，16bits) + 資料

這些組成部分的含義：

1）TypeICMP的型別，標識生成的錯誤報文

2）Code 進一步劃分ICMP的型別，該欄位用來查詢產生的原因；例如，ICMP的目標不可達型別可以把這個位設為1至15等來表示不同的意思。

3）CheckSum 校驗碼部分，這個欄位包含從ICMP報頭和資料部分計算得來的，用於檢查錯誤的，其中此校驗碼欄位的值視為0.

4）ID 這個欄位包含了ID值，在Echo Reply型別的訊息中要返回這個欄位。

5）Sequence 這個欄位包含一個序號

ping命令的實現是使用ICMP中型別值為8（reply）和0（request）

現在開始編寫程式碼：

一、解析引數

var (
icmpICMP
laddr = net.IPAddr{IP: net.ParseIP("ip")}
//raddr, _ = net.ResolveIPAddr("ip", os.Args[1])
numint
timeout int64
sizeint
stopbool
)

func ParseArgs() {
flag.Int64Var(&timeout, "w", 1000, "等待每次回覆的超時時間(毫秒)")
flag.IntVar(&num, "n", 4, "要傳送的請求數")
flag.IntVar(&size, "l", 32, "要傳送緩衝區大小")
flag.BoolVar(&stop, "t", false, "Ping 指定的主機，直到停止")

flag.Parse()
}

二、定義ICMP結構體

type ICMP struct {
Typeuint8
Codeuint8
Checksumuint16
Identifieruint16
SequenceNum uint16
}

三、為ICMP變數設定值

//icmp頭部填充
icmp.Type = 8
icmp.Code = 0
icmp.Checksum = 0
icmp.Identifier = 1
icmp.SequenceNum = 1

四、計算ICMP校驗和

這邊講解下校驗和的計算，ICMP的校驗和IP的校驗不同，ICMP的校驗是校驗ICMP頭部和資料內容，ICMP校驗和計算過程如下：

1）將ICMP頭部內容中的校驗內容(Checksum)的值設為0

2）將拼接好(Type+Code+Checksum+Id+Seq+傳輸Data)的ICMP包按Type開始每兩個位元組一組（其中Checksum的兩個位元組都看成0），進行加和處理，如果位元組個數為奇數個，則直接加上這個位元組內容。說明：這個加和過程的內容放在一個4位元組上，如果溢位4位元組，則將溢位的直接拋棄

3）將高16位與低16位內容加和，直到高16為0

4）將步驟三得出的結果取反，得到的結果就是ICMP校驗和的值

驗證校驗和的方式也是一樣，驗證時先計算驗證和，然後和驗證和中內容進行比較是否一樣

func CheckSum(data []byte) uint16 {
var sum uint32
var length = len(data)
var index int

for length > 1 { // 溢位部分直接去除
sum += uint32(data[index])<<8 + uint32(data[index+1])
index += 2
length -= 2
}
if length == 1 {
sum += uint32(data[index])
}
sum = uint16(sum >> 16) + uint16(sum)
sum = uint16(sum >> 16) + uint16(sum)
return uint16(^sum)
}

五、傳送ICMP包

六、列印結果

完整實現程式碼：

github下載連結：ofollow,noindex">https://github.com/laijinhang/ping

package main

import (
"bytes"
"encoding/binary"
"flag"
"fmt"
"log"
"net"
"os"
"time"
"math"
)

type ICMP struct {
Typeuint8
Codeuint8
Checksumuint16
Identifieruint16
SequenceNum uint16
}

var (
icmpICMP
laddr = net.IPAddr{IP: net.ParseIP("ip")}
numint
timeout int64
sizeint
stopbool
)

func main() {
ParseArgs()
args := os.Args

if len(args) < 2 {
Usage()
}
desIp := args[len(args) - 1]

conn, err := net.DialTimeout("ip:icmp", desIp, time.Duration(timeout) * time.Millisecond)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}

defer conn.Close()
//icmp頭部填充
icmp.Type = 8
icmp.Code = 0
icmp.Checksum = 0
icmp.Identifier = 1
icmp.SequenceNum = 1

fmt.Printf("\n正在 ping %s 具有 %d 位元組的資料:\n", desIp, size)

var buffer bytes.Buffer
binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, icmp) // 以大端模式寫入
data := make([]byte, size)//
buffer.Write(data)
data = buffer.Bytes()

var SuccessTimes int// 成功次數
var FailTimes int// 失敗次數
var minTime int = int(math.MaxInt32)
var maxTime int
var totalTime int
for i := 0;i < num;i++ {
icmp.SequenceNum = uint16(1)
// 檢驗和設為0
data[2] = byte(0)
data[3] = byte(0)

data[6] = byte(icmp.SequenceNum >> 8)
data[7] = byte(icmp.SequenceNum)
icmp.Checksum = CheckSum(data)
data[2] = byte(icmp.Checksum >> 8)
data[3] = byte(icmp.Checksum)

// 開始時間
t1 := time.Now()
conn.SetDeadline(t1.Add(time.Duration(time.Duration(timeout) * time.Millisecond)))
n, err := conn.Write(data)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
buf := make([]byte, 65535)
n, err = conn.Read(buf)
if err != nil {
fmt.Println("請求超時。")
FailTimes++
continue
}
et := int(time.Since(t1) / 1000000)
if minTime > et {
minTime = et
}
if maxTime <et {
maxTime = et
}
totalTime += et
fmt.Printf("來自 %s 的回覆: 位元組=%d 時間=%dms TTL=%d\n", desIp, len(buf[28:n]), et, buf[8])
SuccessTimes++
time.Sleep(1 * time.Second)
}
fmt.Printf("\n%s 的 Ping 統計資訊:\n", desIp)
fmt.Printf("資料包: 已傳送 = %d，已接收 = %d，丟失 = %d (%.2f%% 丟失)，\n", SuccessTimes + FailTimes, SuccessTimes, FailTimes, float64(FailTimes * 100) / float64(SuccessTimes + FailTimes))
if maxTime != 0 && minTime != int(math.MaxInt32) {
fmt.Printf("往返行程的估計時間(以毫秒為單位):\n")
fmt.Printf("最短 = %dms，最長 = %dms，平均 = %dms\n", minTime, maxTime, totalTime / SuccessTimes)
}
}

func CheckSum(data []byte) uint16 {
var sum uint32
var length = len(data)
var index int
for length > 1 { // 溢位部分直接去除
sum += uint32(data[index]) << 8 + uint32(data[index+1])
index += 2
length -= 2
}
if length == 1 {
sum += uint32(data[index])
}
// CheckSum的值是16位，計算是將高16位加低16位，得到的結果進行重複以該方式進行計算，直到高16位為0
/*
sum的最大情況是：ffffffff
第一次高16位+低16位：ffff + ffff = 1fffe
第二次高16位+低16位：0001 + fffe = ffff
即推出一個結論，只要第一次高16位+低16位的結果，再進行之前的計算結果用到高16位+低16位，即可處理溢位情況
*/
sum = uint32(sum >> 16) + uint32(sum)
sum = uint32(sum >> 16) + uint32(sum)
return uint16(^sum)
}

func ParseArgs() {
flag.Int64Var(&timeout, "w", 1500, "等待每次回覆的超時時間(毫秒)")
flag.IntVar(&num, "n", 4, "要傳送的請求數")
flag.IntVar(&size, "l", 32, "要傳送緩衝區大小")
flag.BoolVar(&stop, "t", false, "Ping 指定的主機，直到停止")

flag.Parse()
}

func Usage() {
argNum := len(os.Args)
if argNum < 2 {
fmt.Print(
`
用法: ping [-t] [-a] [-n count] [-l size] [-f] [-i TTL] [-v TOS]
[-r count] [-s count] [[-j host-list] | [-k host-list]]
[-w timeout] [-R] [-S srcaddr] [-c compartment] [-p]
[-4] [-6] target_name
選項:
-tPing 指定的主機，直到停止。
若要檢視統計資訊並繼續操作，請鍵入 Ctrl+Break；
若要停止，請鍵入 Ctrl+C。
-a將地址解析為主機名。
-n count要傳送的回顯請求數。
-l size傳送緩衝區大小。
-f在資料包中設定“不分段”標記(僅適用於 IPv4)。
-i TTL生存時間。
-v TOS服務型別(僅適用於 IPv4。該設定已被棄用，
對 IP 標頭中的服務型別欄位沒有任何
影響)。
-r count記錄計數躍點的路由(僅適用於 IPv4)。
-s count計數躍點的時間戳(僅適用於 IPv4)。
-j host-list與主機列表一起使用的鬆散源路由(僅適用於 IPv4)。
-k host-list與主機列表一起使用的嚴格源路由(僅適用於 IPv4)。
-w timeout等待每次回覆的超時時間(毫秒)。
-R同樣使用路由標頭測試反向路由(僅適用於 IPv6)。
根據 RFC 5095，已棄用此路由標頭。
如果使用此標頭，某些系統可能丟棄
回顯請求。
-S srcaddr要使用的源地址。
-c compartment 路由隔離艙識別符號。
-pPing Hyper-V 網路虛擬化提供程式地址。
-4強制使用 IPv4。
-6強制使用 IPv6。
`)
}
}