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使用java测试网络连通性


 

  网络编程,有时我们需要确定两个机器之间的连接性,或机器到另一个机器在网络可达性。在系统级测试,我们经常使用Ping命令来做验证。尽管Java提供了一个丰富的网络编程库(包括应用程序层基于URL网络源阅读,基于TCP / IP层的套接字编程,以及一些辅助类库),但是没有直接提供类似Ping命令来测试网络连接方法。本文将介绍如何通过Java API,编程实现各种场景两机网络之间的可达性。在下面几节中,我们将使用Java网络编程的一些类java.net.InetAddress和Java网络套接字,通过例子来解释如何模拟Ping命令。

  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

  1. boolean isReachable(int timeout) // 测试地址是否可达

  2. boolean isReachable(NetworkInterface netif, int ttl, int timeout)

  3. // 测试地址是否可达.

  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。

  1. void isAddressAvailable(String ip){

  2. try{

  3. InetAddress address = InetAddress.getByName(ip);//ping this IP

  4.

  5. if(address instanceof java.net.Inet4Address){

  6. System.out.println(ip + " is ipv4 address");

  7. }else

  8. if(address instanceof java.net.Inet6Address){

  9. System.out.println(ip + " is ipv6 address");

  10. }else{

  11. System.out.println(ip + " is unrecongized");

  12. }

  13.

  14. if(address.isReachable(5000)){

  15. System.out.println("SUCCESS - ping " + IP + " with no interface specified");

  16. }else{

  17. System.out.println("FAILURE - ping " + IP + " with no interface specified");

  18. }

  19.

  20. System.out.println(" -------Trying different interfaces-------- ");

  21.

  22. Enumeration netInterfaces =

  23. NetworkInterface.getNetworkInterfaces();

  24. while(netInterfaces.hasMoreElements()) {

  25. NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement();

  26. System.out.println(

  27. "Checking interface, DisplayName:" + ni.getDisplayName() + ", Name:" + ni.getName());

  28. if(address.isReachable(ni, 0, 5000)){

  29. System.out.println("SUCCESS - ping " + ip);

  30. }else{

  31. System.out.println("FAILURE - ping " + ip);

  32. }

  33.

  34. Enumeration ips = ni.getInetAddresses();

  35. while(ips.hasMoreElements()) {

  36. System.out.println("IP: " + ips.nextElement().getHostAddress());

  37. }

  38. System.out.println("-------------------------------------------");

  39. }

  40. }catch(Exception e){

  41. System.out.println("error occurs.");

  42. e.printStackTrace();

  43. }

  44. }

  程序输出:

  1. --------------START--------------

  2.

  3. 10.13.20.70 is ipv4 address

  4. SUCCESS - ping 10.13.20.70 with no interface specified

  5.

  6. -------Trying different interfaces--------

  7.

  8. Checking interface, DisplayName:MS TCP Loopback interface, Name:lo

  9. FAILURE - ping 10.13.20.70

  10. IP: 127.0.0.1

  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

  15. IP: 9.123.231.40

  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

  23. IP: 10.0.50.189

  24. -------------------------------------------

  25.

  26. --------------END--------------

  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。

  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。

  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。

  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

  1. void connect(SocketAddress endpoint, int timeout) //使用Socket连接服务器,指定超时的时间

  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。

  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。

  1. void printReachableIP(InetAddress remoteAddr, int port){

  2. String retIP = null;

  3.

  4. Enumeration netInterfaces;

  5. try{

  6. netInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();

  7. while(netInterfaces.hasMoreElements()) {

  8. NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement();

  9. Enumeration localAddrs = ni.getInetAddresses();

  10. while(localAddrs.hasMoreElements()){

  11. InetAddress localAddr = localAddrs.nextElement();

  12. if(isReachable(localAddr, remoteAddr, port, 5000)){

  13. retIP = localAddr.getHostAddress();

  14. break;

  15. }

  16. }

  17. }

  18. } catch(SocketException e) {

  19. System.out.println(

  20. "Error occurred while listing all the local network addresses.");

  21. }

  22. if(retIP == null){

  23. System.out.println("NULL reachable local IP is found!");

  24. }else{

  25. System.out.println("Reachable local IP is found, it is " + retIP);

  26. }

  27. }

  28.

  29. boolean isReachable(InetAddress localInetAddr, InetAddress remoteInetAddr,

  30. int port, int timeout) {

  31.

  32. booleanisReachable = false;

  33. Socket socket = null;

  34. try{

  35. socket = newSocket();

  36. // 端口号设置为 0 表示在本地挑选一个可用端口进行连接

  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);

  45. isReachable = true;

  46. } catch(IOException e) {

  47. System.out.println("FAILRE - CAN not connect! Local: " +

  48. localInetAddr.getHostAddress() + " remote: " +

  49. remoteInetAddr.getHostAddress() + " port" + port);

  50. } finally{

  51. if(socket != null) {

  52. try{

  53. socket.close();

  54. } catch(IOException e) {

  55. System.out.println("Error occurred while closing socket..");

  56. }

  57. }

  58. }

  59. return isReachable;

  60. }

  运行结果

  1. --------------START--------------

  2.

  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

  7.

  8. --------------END--------------

  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

  · 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。

  · 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

  · 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

  判断本地地址和远程地址是否同为 IPv4 或者 IPv6

  1. // 判断是 IPv4 还是 IPv6

  2. if(!((localInetAddr instanceofInet4Address) && (remoteInetAddr instanceofInet4Address)

  3. || (localInetAddr instanceofInet6Address) && (remoteInetAddr instanceofInet6Address))){

  4. // 本地和远程不是同时是 IPv4 或者 IPv6,跳过这种情况,不作检测

  5. break;

  6. }

  跳过本地地址和 LinkLocal 地址

  1. if( localAddr.isLoopbackAddress() ||

  2. localAddr.isAnyLocalAddress() ||

  3. localAddr.isLinkLocalAddress() ){

  4. // 地址为本地环回地址,跳过

  5. break;

  6. }

  本文介绍了由Java网络编程接口来确定机器在几个方面之间的可访问性。在实际应用程序中,可以根据不同的需要选择相应的方法。对于更具体的需求,也可以被直接调用JNI方法的系统实现API,可以提供更加灵活和强大功能,这里不再给uncecessary细节。