摘要: Ping的基本原理是发送和接受ICMP请求回显报文，利用Go语言可以轻松实现这一过程，较之C/C++语言，Go的实现过程十分简单，效率和安全性也十分完美。

引言

关于各种语言实现Ping已经是大家喜闻乐见的事情了，网络上利用Golang实现Ping已经有比较详细的代码示例，但大多是仅仅是实现了Request过程，而对Response的回显内容并没有做接收。而Ping程序不仅仅是发送一个ICMP，更重要的是如何接收并进行统计。

编码

要用到的package：

import (

"bytes"

"container/list"

"encoding/binary"

"fmt"

"net"

"os"

"time"

)

使用Golang提供的net包中的相关函数可以快速构造一个IP包并自定义其中一些关键参数，而不需要再自己手动填充IP报文。

使用encoding/binary包可以轻松获取结构体struct的内存数据并且可以规定字节序(这里要用网络字节序BigEndian)，而不需要自己去转换字节序。之前的一片文中使用boost，还要自己去实现转换过程，详见：关于蹭网检查的原理及实现

使用container/list包，方便进行结果统计

使用time包实现耗时和超时处理

ICMP报文struct：

type ICMP struct {

Type uint8

Code uint8

Checksum uint16

Identifier uint16

SequenceNum uint16

}

Usage提示：

arg_num := len(os.Args)

if arg_num < 2 {

fmt.Print(

"Please runAs [super user] in [terminal].n",

"Usage:n",

"tgoping urln",

"texample: goping www.baidu.com",

)

time.Sleep(5e9)

return

}

注意这个ping程序，包括之前的ARP程序都必须使用系统最高权限执行，所以这里先给出提示，使用time.Sleep(5e9)，暂停5秒，是为了使双击执行者看到提示，避免控制台一闪而过。

关键net对象的创建和初始化：

var (

icmp ICMP

laddr = net.IPAddr{IP: net.ParseIP("0.0.0.0")}

raddr, _ = net.ResolveIPAddr("ip", os.Args[1])

)

conn, err := net.DialIP("ip4:icmp", &laddr, raddr)

if err != nil {

fmt.Println(err.Error())

return

}

defer conn.Close()

net.DialIP表示生成一个IP报文，版本号是v4，协议是ICMP(这里字符串ip4:icmp会把IP报文的协议字段设为1表示ICMP协议)，

源地址laddr可以是0.0.0.0也可以是自己的ip，这个并不影响ICMP的工作。

目的地址raddr是一个URL，这里使用Resolve进行DNS解析，注意返回值是一个指针，所以下面的DialIP方法中参数表示没有取地址符。

这样一个完整的IP报文就装配好了，我们并没有去操心IP中的其他一些字段，Go已经为我们处理好了。

通过返回的conn *net.IPConn对象可以进行后续操作。

defer conn.Close() 表示该函数将在Return时被执行，确保不会忘记关闭。

下面需要构造ICMP报文了：

icmp.Type = 8

icmp.Code = 0

icmp.Checksum = 0

icmp.Identifier = 0

icmp.SequenceNum = 0

var buffer bytes.Buffer

binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, icmp)

icmp.Checksum = CheckSum(buffer.Bytes())

buffer.Reset()

binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, icmp)

仍然非常简单，利用binary可以把一个结构体数据按照指定的字节序读到缓冲区里面，计算校验和后，再读进去。

检验和算法参考上面给出的URL中的实现：

func CheckSum(data []byte) uint16 {

var (

sum uint32

length int = len(data)

index int

)

for length > 1 {

sum += uint32(data[index])<<8 + uint32(data[index+1])

index += 2

length -= 2

}

if length > 0 {

sum += uint32(data[index])

}

sum += (sum >> 16)

return uint16(^sum)

}

下面是Ping的Request过程，这里仿照Windows的ping，默认只进行4次：

fmt.Printf("n正在 Ping %s 具有 0 字节的数据:n", raddr.String())

recv := make([]byte, 1024)

statistic := list.New()

sended_packets := 0

for i := 4; i > 0; i-- {

if _, err := conn.Write(buffer.Bytes()); err != nil {

fmt.Println(err.Error())

return

}

sended_packets++

t_start := time.Now()

conn.SetReadDeadline((time.Now().Add(time.Second * 5)))

_, err := conn.Read(recv)

if err != nil {

fmt.Println("请求超时")

continue

}

t_end := time.Now()

dur := t_end.Sub(t_start).Nanoseconds() / 1e6

fmt.Printf("来自 %s 的回复: 时间 = %dmsn", raddr.String(), dur)

statistic.PushBack(dur)

//for i := 0; i < recvsize; i++ {

//if i%16 == 0 {

//fmt.Println("")

//}

//fmt.Printf("%.2x ", recv[i])

//}

//fmt.Println("")

}

"具有0字节的数据"表示ICMP报文中没有数据字段，这和Windows里面32字节的数据的略有不同。

conn.Write方法执行之后也就发送了一条ICMP请求，同时进行计时和计次。

conn.SetReadDeadline可以在未收到数据的指定时间内停止Read等待，并返回错误err，然后判定请求超时。否则，收到回应后，计算来回所用时间，并放入一个list方便后续统计。

注释部分内容是我在探索返回数据时的代码，读者可以试试看Read到的数据是哪个数据包的？

统计工作将在循环结束时进行，这里使用了defer其实是希望按了Ctrl+C之后能return执行，但是控制台确实不给力，直接给杀掉了。

defer func() {

fmt.Println("")

//信息统计

var min, max, sum int64

if statistic.Len() == 0 {

min, max, sum = 0, 0, 0

} else {

min, max, sum = statistic.Front().Value.(int64), statistic.Front().Value.(int64), int64(0)

}

for v := statistic.Front(); v != nil; v = v.Next() {

val := v.Value.(int64)

switch {

case val < min:

min = val

case val > max:

max = val

}

sum = sum + val

}

recved, losted := statistic.Len(), sended_packets-statistic.Len()

fmt.Printf("%s 的 Ping 统计信息：n 数据包：已发送 = %d，已接收 = %d，丢失 = %d (%.1f%% 丢失)，n往返行程的估计时间(以毫秒为单位)：n 最短 = %dms，最长 = %dms，平均 = %.0fmsn",

raddr.String(),

sended_packets, recved, losted, float32(losted)/float32(sended_packets)*100,

min, max, float32(sum)/float32(recved),

)

}()

统计过程注意类型的转换和格式化就行了。

全部代码就这些，执行结果大概是这个样子的：

注意每次Ping后都没有"休息"，不像Windows或者Linux的会停顿几秒再Ping下一轮。

结束语

Golang实现整个Ping比我想象中的还要简单很多，静态编译速度是十分快速，相比C而言，你需要更多得了解底层，甚至要从链路层开始，你需要写更多更复杂的代码来完成相同的工作，但究其根本，C语言仍然是鼻祖，功不可没，很多原理和思想都要继承和发展，这一点Golang做的很好。