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[Java] 网络测试连通性 →→→→→进入此内容的聊天室

来自 , 2021-03-22, 写在 Java, 查看 123 次.
URL http://www.code666.cn/view/291597a1
  1. 本文由浅入深地介绍了如何使用 Java 类库，判断两台机器之间网络是否可达。本文介绍了 Java 中三种不同的网络可达的判断方法以及针对 IPv4 和 IPv6 混合网络的编程方法。同时也介绍了这些方法的使用场景和优缺点，基本涵盖了在实际应用中可能碰到的各种情况。
  2.  
  3. 在网络编程中，有时我们需要判断两台机器之间的连通性，或者说是一台机器到另一台机器的网络可达性。在系统层面的测试中，我们常常用 Ping 命令来做验证。尽管 Java 提供了比较丰富的网络编程类库（包括在应用层的基于 URL 的网络资源读取，基于 TCP/IP 层的 Socket 编程，以及一些辅助的类库），但是没有直接提供类似 Ping 命令来测试网络连通性的方法。本文将介绍如何通过 Java 已有的 API，编程实现各种场景下两台机器之间的网络可达性判断。在下面的章节中，我们会使用 Java 网络编程的一些类库 java.net.InetAddress 和 java.net.Socket，通过例子解释如何模拟 Ping 命令。
  4.  
  5. 一般情况下，我们仅仅需要判断从一台机器是否可以访问（Ping）到另一台机器，此时，可以简单的使用 Java 类库中 java.net.InetAddress 类来实现，这个类提供了两个方法探测远程机器是否可达
  6.  
  7.  
  8. boolean isReachable(int timeout) // 测试地址是否可达
  9.  
  10. boolean isReachable(NetworkInterface netif, int ttl, int timeout)
  11.  
  12. // 测试地址是否可达.
  13. 简单说来，上述方法就是通过远端机器的 IP 地址构造 InetAddress 对象，然后调用其 isReachable 方法，测试调用机器和远端机器的网络可达性。注意到远端机器可能有多个 IP 地址，因而可能要迭代的测试所有的情况。
  14.  
  15. void isAddressAvailable(String ip){
  16.  
  17.     try{
  18.  
  19.       InetAddress address = InetAddress.getByName(ip);//ping this IP
  20.  
  21.        
  22.  
  23.      if(address instanceof java.net.Inet4Address){
  24.  
  25.          System.out.println(ip + " is ipv4 address");
  26.  
  27.       }else
  28.  
  29.         if(address instanceof java.net.Inet6Address){
  30.  
  31.          System.out.println(ip + " is ipv6 address");
  32.  
  33.       }else{
  34.  
  35.          System.out.println(ip + " is unrecongized");
  36.  
  37.       }
  38.  
  39.        
  40.  
  41.       if(address.isReachable(5000)){
  42.  
  43.           System.out.println("SUCCESS - ping " + IP + " with no interface specified");
  44.  
  45.       }else{
  46.  
  47.          System.out.println("FAILURE - ping " + IP + " with no interface specified");
  48.  
  49.       }
  50.  
  51.        
  52.  
  53.       System.out.println("\n-------Trying different interfaces--------\n");
  54.  
  55.        
  56.  
  57.       Enumeration<NetworkInterface> netInterfaces =
  58.  
  59.             NetworkInterface.getNetworkInterfaces();  
  60.  
  61.       while(netInterfaces.hasMoreElements()) {  
  62.  
  63.            NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement();  
  64.  
  65.            System.out.println(
  66.  
  67. "Checking interface, DisplayName:" + ni.getDisplayName() + ", Name:" + ni.getName());
  68.  
  69.      if(address.isReachable(ni, 0, 5000)){
  70.  
  71.           System.out.println("SUCCESS - ping " + ip);
  72.  
  73.       }else{
  74.  
  75.           System.out.println("FAILURE - ping " + ip);
  76.  
  77.       }
  78.  
  79.        
  80.  
  81.       Enumeration<InetAddress> ips = ni.getInetAddresses();  
  82.  
  83.       while(ips.hasMoreElements()) {  
  84.  
  85.           System.out.println("IP: " + ips.nextElement().getHostAddress());  
  86.  
  87.       }
  88.  
  89.       System.out.println("-------------------------------------------");
  90.  
  91.       }
  92.  
  93.         }catch(Exception e){
  94.  
  95.       System.out.println("error occurs.");
  96.  
  97.       e.printStackTrace();
  98.  
  99.         }      
  100.  
  101.  }
  102. 程序输出：
  103.  
  104. --------------START--------------
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  10.13.20.70 is ipv4 address
  109.  
  110.  SUCCESS - ping 10.13.20.70 with no interface specified
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  -------Trying different interfaces--------
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  Checking interface, DisplayName:MS TCP Loopback interface, Name:lo
  119. 09
  120.  FAILURE - ping 10.13.20.70
  121.  
  122.  IP: 127.0.0.1
  123.  
  124.  -------------------------------------------
  125.  
  126.  Checking interface, DisplayName:Intel(R) Centrino(R) Advanced-N 6200 AGN -
  127.  
  128.  Teefer2 Miniport, Name:eth0
  129.  
  130.  FAILURE - ping 10.13.20.70
  131.  
  132.  IP: 9.123.231.40
  133.  
  134.  ------------------------------------------
  135.  
  136.  Checking interface, DisplayName:Intel(R) 82577LM Gigabit Network Connection -
  137.  
  138.  Teefer2 Miniport, Name:eth1
  139.  
  140.  SUCCESS - ping 10.13.20.70
  141.  
  142.  -------------------------------------------
  143.  
  144.  Checking interface, DisplayName:WAN (PPP/SLIP) Interface, Name:ppp0
  145.  
  146.  SUCCESS - ping 10.13.20.70
  147.  
  148.  IP: 10.0.50.189
  149.  
  150.  -------------------------------------------
  151.  
  152.  
  153.  
  154.  --------------END--------------
  155. 从上可以看出 isReachable 的用法，可以不指定任何接口来判断远端网络的可达性，但这不能区分出数据包是从那个网络接口发出去的 ( 如果本地有多个网络接口的话 )；而高级版本的 isReachable 则可以指定从本地的哪个网络接口测试，这样可以准确的知道远端网络可以连通本地的哪个网络接口。
  156.  
  157. 但是，Java 本身没有提供任何方法来判断本地的哪个 IP 地址可以连通远端网络，Java 网络编程接口也没有提供方法来访问 ICMP 协议数据包，因而通过 ICMP 的网络不可达数据包实现这一点也是不可能的 ( 当然可以用 JNI 来实现，但就和系统平台相关了 ), 此时可以考虑本文下一节提出的方法。
  158.  
  159. 在某些情况下，我们可能要确定本地的哪个网络地址可以连通远程网络，以便远程网络可以回连到本地使用某些服务或发出某些通知。一个典型的应用场景 是，本地启动了文件传输服务 ( 如 FTP)，需要将本地的某个 IP 地址发送到远端机器，以便远端机器可以通过该地址下载文件；或者远端机器提供某些服务，在某些事件发生时通知注册了获取这些事件的机器 ( 常见于系统管理领域 )，因而在注册时需要提供本地的某个可达 ( 从远端 ) 地址。
  160.  
  161. 虽然我们可以用 InetAddress.isReachabl 方法判断出本地的哪个网络接口可连通远程玩过，但是由于单个网络接口是可以配置多个 IP 地址的，因而在此并不合适。我们可以使用 Socket 建立可能的 TCP 连接，进而判断某个本地 IP 地址是否可达远程网络。我们使用 java.net.Socket 类中的 connect 方法
  162.  
  163. 1
  164. void connect(SocketAddress endpoint, int timeout)  //使用Socket连接服务器，指定超时的时间
  165. 这种方法需要远程的某个端口，该端口可以是任何基于 TCP 协议的开放服务的端口（如一般都会开放的 ECHO 服务端口 7, Linux 的 SSH 服务端口 22 等）。实际上，建立的 TCP 连接被协议栈放置在连接队列，进而分发到真正处理数据的各个应用服务，由于 UDP 没有连接的过程，因而基于 UDP 的服务（如 SNMP）无法在此方法中应用。
  166.  
  167. 具体过程是，枚举本地的每个网络地址，建立本地 Socket，在某个端口上尝试连接远程地址，如果可以连接上，则说明该本地地址可达远程网络。
  168.  
  169.  
  170. void printReachableIP(InetAddress remoteAddr, int port){
  171.  
  172.     String retIP = null;
  173.  
  174.      
  175.  
  176.     Enumeration<NetworkInterface> netInterfaces;
  177.  
  178.     try{
  179.  
  180.       netInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
  181.  
  182.       while(netInterfaces.hasMoreElements()) {  
  183.  
  184.           NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement();  
  185.  
  186.           Enumeration<InetAddress> localAddrs = ni.getInetAddresses();
  187.  
  188.           while(localAddrs.hasMoreElements()){
  189.  
  190.               InetAddress localAddr = localAddrs.nextElement();
  191.  
  192.               if(isReachable(localAddr, remoteAddr, port, 5000)){
  193.  
  194.                       retIP = localAddr.getHostAddress();
  195.  
  196.                       break;      
  197.  
  198.       }
  199.  
  200.       }
  201.  
  202.         }
  203.  
  204.     } catch(SocketException e) {
  205.  
  206.         System.out.println(
  207.  
  208.     "Error occurred while listing all the local network addresses.");
  209.  
  210.     }  
  211.  
  212.     if(retIP == null){
  213.  
  214.         System.out.println("NULL reachable local IP is found!");
  215.  
  216.     }else{
  217.  
  218.         System.out.println("Reachable local IP is found, it is " + retIP);
  219.  
  220.     }      
  221.  
  222.  }
  223.  
  224.      
  225.  
  226.  boolean isReachable(InetAddress localInetAddr, InetAddress remoteInetAddr,
  227.  
  228.                    int port, int timeout) {
  229.  
  230.  
  231.  
  232.     booleanisReachable = false;
  233.  
  234.     Socket socket = null;
  235.  
  236.   try{
  237.  
  238.         socket = newSocket();
  239.  
  240.         // 端口号设置为 0 表示在本地挑选一个可用端口进行连接
  241.  
  242.         SocketAddress localSocketAddr = new InetSocketAddress(localInetAddr, 0);
  243.  
  244.         socket.bind(localSocketAddr);
  245.  
  246.         InetSocketAddress endpointSocketAddr =
  247.  
  248.         new InetSocketAddress(remoteInetAddr, port);
  249.         socket.connect(endpointSocketAddr, timeout);      
  250.  
  251.         System.out.println("SUCCESS - connection established! Local: " +
  252.  
  253.           localInetAddr.getHostAddress() + " remote: " +
  254.  
  255.           remoteInetAddr.getHostAddress() + " port" + port);
  256.  
  257.         isReachable = true;
  258.  
  259.     } catch(IOException e) {
  260.  
  261.         System.out.println("FAILRE - CAN not connect! Local: " +
  262.  
  263.       localInetAddr.getHostAddress() + " remote: " +
  264.  
  265.       remoteInetAddr.getHostAddress() + " port" + port);
  266.  
  267.     } finally{
  268.  
  269.         if(socket != null) {
  270.  
  271.         try{
  272.  
  273.         socket.close();
  274.  
  275.      } catch(IOException e) {
  276.  
  277.            System.out.println("Error occurred while closing socket..");
  278.  
  279.           }
  280.  
  281.         }
  282.  
  283.     }
  284.  
  285.     return isReachable;
  286.  
  287.  }
  288. 运行结果
  289.  
  290. -------------START--------------
  291.  
  292.  
  293.  
  294.  FAILRE - CAN not connect! Local: 127.0.0.1 remote: 10.8.1.50 port22
  295.  
  296.  FAILRE - CAN not connect! Local: 9.123.231.40 remote: 10.8.1.50 port22
  297.  
  298.  SUCCESS - connection established! Local: 10.0.50.189 remote: 10.8.1.50 port22
  299.  
  300.  Reachable local IP is found, it is 10.0.50.189
  301.  
  302.  
  303.  
  304. --------------END--------------
  305. 当网络环境中存在 IPv4 和 IPv6，即机器既有 IPv4 地址，又有 IPv6 地址的时候，我们可以对程序进行一些优化，比如
  306.  
  307. 由于 IPv4 和 IPv6 地址之间是无法互相访问的，因此仅需要判断 IPv4 地址之间和 IPv6 地址之间的可达性。
  308. 对于 IPv4 的换回地址可以不做判断，对于 IPv6 的 Linklocal 地址也可以跳过测试
  309. 根据实际的需要，我们可以优先考虑选择使用 IPv4 或者 IPv6，提高判断的效率
  310. 判断本地地址和远程地址是否同为 IPv4 或者 IPv6
  311.  
  312.  
  313. // 判断是 IPv4 还是 IPv6
  314.  
  315.  if(!((localInetAddr instanceofInet4Address) && (remoteInetAddr instanceofInet4Address)
  316.  
  317.  || (localInetAddr instanceofInet6Address) && (remoteInetAddr instanceofInet6Address))){
  318.  
  319.  // 本地和远程不是同时是 IPv4 或者 IPv6，跳过这种情况，不作检测
  320.  
  321.  break;
  322.  
  323.  }
  324. 跳过本地地址和 LinkLocal 地址
  325. 查看源码打印?
  326.  
  327. if( localAddr.isLoopbackAddress() ||
  328.  
  329.     localAddr.isAnyLocalAddress() ||
  330.  
  331.      localAddr.isLinkLocalAddress() ){
  332.  
  333.      // 地址为本地环回地址，跳过
  334.  
  335.      break;
  336.  
  337.  }
  338. 本文列举集中典型的场景，介绍了通过 Java 网络编程接口判断机器之间可达性的几种方式。在实际应用中，可以根据不同的需要选择相应的方法稍加修改即可。对于更加特殊的需求，还可以考虑通过 JNI 的方法直接调用系统 API 来实现，能提供更加强大和灵活的功能，这里就不再赘述了。

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