java测试网络连通性

摘要：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。

概述

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。

简单判断两台机器的可达性

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

booleanisReachable(inttimeout)//测试地址是否可达
booleanisReachable(NetworkInterfacenetif,intttl,inttimeout)
//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。

清单1：简单判断两台机器的可达性

voidisAddressAvailable(Stringip){
try{
InetAddressaddress=InetAddress.getByName(ip);//pingthisIP

if(addressinstanceofjava.net.Inet4Address){
System.out.println(ip+"isipv4address");
}else
if(addressinstanceofjava.net.Inet6Address){
System.out.println(ip+"isipv6address");
}else{
System.out.println(ip+"isunrecongized");
}

if(address.isReachable(5000)){
System.out.println("SUCCESS-ping"+IP+"withnointerfacespecified");
}else{
System.out.println("FAILURE-ping"+IP+"withnointerfacespecified");
}

System.out.println("\n-------Tryingdifferentinterfaces--------\n");

Enumeration<NetworkInterface>netInterfaces=
NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
while(netInterfaces.hasMoreElements()){
NetworkInterfaceni=netInterfaces.nextElement();
System.out.println(
"Checkinginterface,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(Exceptione){
System.out.println("erroroccurs.");
e.printStackTrace();
}
}

程序输出

--------------START--------------

10.13.20.70isipv4address
SUCCESS-ping10.13.20.70withnointerfacespecified

-------Tryingdifferentinterfaces--------

Checkinginterface,DisplayName:MSTCPLoopbackinterface,Name:lo
FAILURE-ping10.13.20.70
IP:127.0.0.1
-------------------------------------------
Checkinginterface,DisplayName:Intel(R)Centrino(R)Advanced-N6200AGN-
Teefer2Miniport,Name:eth0
FAILURE-ping10.13.20.70
IP:9.123.231.40
-------------------------------------------
Checkinginterface,DisplayName:Intel(R)82577LMGigabitNetworkConnection-
Teefer2Miniport,Name:eth1
SUCCESS-ping10.13.20.70
-------------------------------------------
Checkinginterface,DisplayName:WAN(PPP/SLIP)Interface,Name:ppp0
SUCCESS-ping10.13.20.70
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。

指定本地和远程网络地址，判断两台机器之间的可达性

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。

voidconnect(SocketAddressendpoint,inttimeout)//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。

程序清单2：指定本地地址和远程地址，判断两台机器之间的可达性

voidprintReachableIP(InetAddressremoteAddr,intport){
StringretIP=null;

Enumeration<NetworkInterface>netInterfaces;
try{
netInterfaces=NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
while(netInterfaces.hasMoreElements()){
NetworkInterfaceni=netInterfaces.nextElement();
Enumeration<InetAddress>localAddrs=ni.getInetAddresses();
while(localAddrs.hasMoreElements()){
InetAddresslocalAddr=localAddrs.nextElement();
if(isReachable(localAddr,remoteAddr,port,5000)){
retIP=localAddr.getHostAddress();
break;
}
}
}
}catch(SocketExceptione){
System.out.println(
"Erroroccurredwhilelistingallthelocalnetworkaddresses.");
}
if(retIP==null){
System.out.println("NULLreachablelocalIPisfound!");
}else{
System.out.println("ReachablelocalIPisfound,itis"+retIP);
}
}

booleanisReachable(InetAddresslocalInetAddr,InetAddressremoteInetAddr,
intport,inttimeout){

booleanisReachable=false;
Socketsocket=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
SocketAddresslocalSocketAddr=newInetSocketAddress(localInetAddr,0);
socket.bind(localSocketAddr);
InetSocketAddressendpointSocketAddr=
newInetSocketAddress(remoteInetAddr,port);
socket.connect(endpointSocketAddr,timeout);
System.out.println("SUCCESS-connectionestablished!Local:"+
localInetAddr.getHostAddress()+"remote:"+
remoteInetAddr.getHostAddress()+"port"+port);
isReachable=true;
}catch(IOExceptione){
System.out.println("FAILRE-CANnotconnect!Local:"+
localInetAddr.getHostAddress()+"remote:"+
remoteInetAddr.getHostAddress()+"port"+port);
}finally{
if(socket!=null){
try{
socket.close();
}catch(IOExceptione){
System.out.println("Erroroccurredwhileclosingsocket..");
}
}
}
returnisReachable;
}

运行结果

--------------START--------------

FAILRE-CANnotconnect!Local:127.0.0.1remote:10.8.1.50port22
FAILRE-CANnotconnect!Local:9.123.231.40remote:10.8.1.50port22
SUCCESS-connectionestablished!Local:10.0.50.189remote:10.8.1.50port22
ReachablelocalIPisfound,itis10.0.50.189

--------------END--------------

IPv4和IPv6混合网络下编程

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

程序清单3: 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(!((localInetAddrinstanceofInet4Address)&&(remoteInetAddrinstanceofInet4Address)
||(localInetAddrinstanceofInet6Address)&&(remoteInetAddrinstanceofInet6Address))){
//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;
}

程序清单4：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;
}

总结和展望

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。