使用 Java 测试网络连通性的几种方法

IBMdW 发布于 2012/11/27 08:10
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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。

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。

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

boolean isReachable(int timeout) // 测试地址是否可达
boolean isReachable(NetworkInterface netif, int ttl, int timeout) 
// 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。
void isAddressAvailable(String ip){ 
    try{ 
      InetAddress address = InetAddress.getByName(ip);//ping this IP 
      
      if(address instanceof java.net.Inet4Address){ 
         System.out.println(ip + " is ipv4 address"); 
      }else
		if(address instanceof java.net.Inet6Address){ 
         System.out.println(ip + " is ipv6 address"); 
      }else{ 
         System.out.println(ip + " is unrecongized"); 
      } 
      
      if(address.isReachable(5000)){ 
          System.out.println("SUCCESS - ping " + IP + " with no interface specified"); 
      }else{ 
         System.out.println("FAILURE - ping " + IP + " with no interface specified"); 
      } 
      
      System.out.println("\n-------Trying different interfaces--------\n"); 
      
      Enumeration<NetworkInterface> netInterfaces = 
            NetworkInterface.getNetworkInterfaces();    
      while(netInterfaces.hasMoreElements()) {    
           NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement();    
           System.out.println(
"Checking interface, DisplayName:" + ni.getDisplayName() + ", Name:" + ni.getName());
     if(address.isReachable(ni, 0, 5000)){ 
          System.out.println("SUCCESS - ping " + ip); 
      }else{ 
          System.out.println("FAILURE - ping " + ip); 
      } 
      
      Enumeration<InetAddress> ips = ni.getInetAddresses();    
      while(ips.hasMoreElements()) {    
          System.out.println("IP: " + ips.nextElement().getHostAddress());   
      } 
      System.out.println("-------------------------------------------"); 
      } 
        }catch(Exception e){ 
      System.out.println("error occurs."); 
      e.printStackTrace(); 
        }       
 }
程序输出:
--------------START-------------- 

 10.13.20.70 is ipv4 address 
 SUCCESS - ping 10.13.20.70 with no interface specified 

 -------Trying different interfaces-------- 

 Checking interface, DisplayName:MS TCP Loopback interface, Name:lo 
 FAILURE - ping 10.13.20.70 
 IP: 127.0.0.1 
 ------------------------------------------- 
 Checking interface, DisplayName:Intel(R) Centrino(R) Advanced-N 6200 AGN - 
 Teefer2 Miniport, Name:eth0 
 FAILURE - ping 10.13.20.70 
 IP: 9.123.231.40 
 ------------------------------------------- 
 Checking interface, DisplayName:Intel(R) 82577LM Gigabit Network Connection - 
 Teefer2 Miniport, Name:eth1 
 SUCCESS - ping 10.13.20.70 
 ------------------------------------------- 
 Checking interface, DisplayName:WAN (PPP/SLIP) Interface, Name:ppp0 
 SUCCESS - ping 10.13.20.70 
 IP: 10.0.50.189 
 ------------------------------------------- 

 --------------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

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。

void printReachableIP(InetAddress remoteAddr, int port){ 
    String retIP = null; 
    
    Enumeration<NetworkInterface> netInterfaces; 
    try{ 
      netInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces(); 
      while(netInterfaces.hasMoreElements()) {    
          NetworkInterface ni = netInterfaces.nextElement();    
          Enumeration<InetAddress> localAddrs = ni.getInetAddresses(); 
          while(localAddrs.hasMoreElements()){ 
              InetAddress localAddr = localAddrs.nextElement(); 
              if(isReachable(localAddr, remoteAddr, port, 5000)){ 
                      retIP = localAddr.getHostAddress(); 
                      break;        
      } 
      } 
        } 
    } catch(SocketException e) { 
        System.out.println(
    "Error occurred while listing all the local network addresses."); 
    }    
    if(retIP == null){ 
        System.out.println("NULL reachable local IP is found!"); 
    }else{ 
        System.out.println("Reachable local IP is found, it is " + retIP); 
    }        
 } 	
	
 boolean isReachable(InetAddress localInetAddr, InetAddress remoteInetAddr, 
                   int port, int timeout) { 

    booleanisReachable = false; 
    Socket socket = null; 
    try{ 
        socket = newSocket(); 
        // 端口号设置为 0 表示在本地挑选一个可用端口进行连接
        SocketAddress localSocketAddr = new InetSocketAddress(localInetAddr, 0); 
        socket.bind(localSocketAddr); 
        InetSocketAddress endpointSocketAddr = 
        new InetSocketAddress(remoteInetAddr, port); 
        socket.connect(endpointSocketAddr, timeout);        
        System.out.println("SUCCESS - connection established! Local: " + 
          localInetAddr.getHostAddress() + " remote: " + 
          remoteInetAddr.getHostAddress() + " port" + port); 
        isReachable = true; 
    } catch(IOException e) { 
        System.out.println("FAILRE - CAN not connect! Local: " + 
      localInetAddr.getHostAddress() + " remote: " + 
      remoteInetAddr.getHostAddress() + " port" + port); 
    } finally{ 
        if(socket != null) { 
        try{ 
        socket.close(); 
        } catch(IOException e) { 
           System.out.println("Error occurred while closing socket.."); 
          } 
        } 
    } 
    return isReachable; 
 }
运行结果
--------------START-------------- 

 FAILRE - CAN not connect! Local: 127.0.0.1 remote: 10.8.1.50 port22 
 FAILRE - CAN not connect! Local: 9.123.231.40 remote: 10.8.1.50 port22 
 SUCCESS - connection established! Local: 10.0.50.189 remote: 10.8.1.50 port22 
 Reachable local IP is found, it is 10.0.50.189 

--------------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

// 判断是 IPv4 还是 IPv6 
 if(!((localInetAddr instanceofInet4Address) && (remoteInetAddr instanceofInet4Address) 
 || (localInetAddr instanceofInet6Address) && (remoteInetAddr instanceofInet6Address))){ 
 // 本地和远程不是同时是 IPv4 或者 IPv6,跳过这种情况,不作检测
 break; 
 }
跳过本地地址和 LinkLocal 地址
if( localAddr.isLoopbackAddress() || 
     localAddr.isAnyLocalAddress() || 
     localAddr.isLinkLocalAddress() ){ 
     // 地址为本地环回地址,跳过
     break; 
 }
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。

文章出处:IBM DW

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引用来自“爱国者”的答案

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try catch 一下就可以吧!

写了这么多,说明对网络编程基本的还是挺熟悉。

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*Richard*
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经验之谈,很好
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不是ping 百度吗
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