从0到1用java再造tcpip协议栈:基于ICMP echo协议的ping应用原理

2024-04-30 22:08

本文主要是介绍从0到1用java再造tcpip协议栈:基于ICMP echo协议的ping应用原理,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

如果你发现突然上不了网时,技术小白最常用的手段是重启一下,而有点技术范的人会打开控制台,然后输入:

ping www.baidu.com

然后观察控制台是否有相应的数据包信息显示。ping功能是我在机器上不了网时最常用的命令,它的作用是用于甄别到底是我要访问的网站挂了,还是网络出了问题,如果我连续ping几个对象,发现没有相应的回复数据包,那么我就知道我的网络出了问题,本节我们就看看如何从代码上实现ping 功能。

ping其实是ICMP协议控制信息的一个子功能。它的根本目的是检测两台设备之间是否能正常交换数据。ping的基本流程如下,假设设备A想看看它能否连接到设备B,它会发送一个ICMP echo 消息给B,B如果收到的话,它会放回一个ICMP echo reply消息给A,当A收到B的消息后,它知道它与B是能正常连接的。我们先看看echo消息的格式,ICMP数据包中的type字段值设置为1,code字段设置成0,此时有两个字段的校验值,接着是两字段的identifier用于辨识消息发出者和接收者,接着是两字节的Seuqence Number,用于将请求消息和回复消息对应起来,最后附带一系列而外数据,如下图:

屏幕快照 2019-01-10 下午4.59.57.png

这里有两个字段需要搞清楚,他们是identifier和sequence number,identifier用来辨别不同的ping流程,例如我们启动两个控制台窗口,分别输入ping命令,那么运行起来两个不同的ping进程,这两个ping进程就依靠不同的identifier来区分。而一次ping过程不止发送一个数据包,如果一次发送多个数据包,那么同一个ping流程内就用sequence number把不同的数据包给区分开来,这个字段一般都是递增的。

最后的optional Data 是发送者添加的额外数据,接收者回复时必须把这段数据也附带到回复数据包上。这些数据这些数据可要可不要,附带它们往往是为了检测当前可用带宽等其他目的。

我们在控制台使用ping命令,然后用wireshark抓包,看看包结构内容,我用ping 192.168.2.1 向路由器发出一个icmp echo请求,下面是我发出的数据包以及回应包的内容:

屏幕快照 2019-01-11 下午4.19.24.png

上面是我向路由器发出的ping请求包,注意看ICMP数据部分type=8, code = 0,identifier = 59457, sequence number = 0,这表明该包是ping程序发出的第一个数据包,我们再看看路由器的返回包:

屏幕快照 2019-01-11 下午4.22.48.png

注意看返回包与请求包唯一不同在于它的type=0,其他的都相同,特别是identifier与sequence number必须相同。接下来我们看看如何实现ping 程序,要注意ping是对协议的应用而不是协议本身,它利用协议提供的功能来完成一次通讯目的,因此ping只是利用了ICMP协议而不属于ICMP协议,由此我们将以下面架构来完成ping程序:

1.png

ping和QQ,BT,等这样网络应用程序属于同一类,他们都属于Application,它们需要依据某种传输协议来实现自己的通讯目的,于是他们从Protocol那里请求特定的协议构造传输包头,然后Protocol把构造的包头返回,应用程序把自己的数据和包头结合在一起传给DataLink发送出去,上图中Application 和 protocoal只是概念,在代码中并不一定对应有实体。

下一节我们看看具体代码如何实现。

更详细的讲解和代码调试演示过程,请点击链接

更多技术信息,包括操作系统,编译器,面试算法,机器学习,人工智能,请关照我的公众号:
这里写图片描述

这篇关于从0到1用java再造tcpip协议栈:基于ICMP echo协议的ping应用原理的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/950043

相关文章

Java编译生成多个.class文件的原理和作用

《Java编译生成多个.class文件的原理和作用》作为一名经验丰富的开发者,在Java项目中执行编译后,可能会发现一个.java源文件有时会产生多个.class文件,从技术实现层面详细剖析这一现象... 目录一、内部类机制与.class文件生成成员内部类(常规内部类)局部内部类(方法内部类)匿名内部类二、

SpringBoot实现数据库读写分离的3种方法小结

《SpringBoot实现数据库读写分离的3种方法小结》为了提高系统的读写性能和可用性,读写分离是一种经典的数据库架构模式,在SpringBoot应用中,有多种方式可以实现数据库读写分离,本文将介绍三... 目录一、数据库读写分离概述二、方案一:基于AbstractRoutingDataSource实现动态

Springboot @Autowired和@Resource的区别解析

《Springboot@Autowired和@Resource的区别解析》@Resource是JDK提供的注解,只是Spring在实现上提供了这个注解的功能支持,本文给大家介绍Springboot@... 目录【一】定义【1】@Autowired【2】@Resource【二】区别【1】包含的属性不同【2】@

springboot循环依赖问题案例代码及解决办法

《springboot循环依赖问题案例代码及解决办法》在SpringBoot中,如果两个或多个Bean之间存在循环依赖(即BeanA依赖BeanB,而BeanB又依赖BeanA),会导致Spring的... 目录1. 什么是循环依赖?2. 循环依赖的场景案例3. 解决循环依赖的常见方法方法 1:使用 @La

Java枚举类实现Key-Value映射的多种实现方式

《Java枚举类实现Key-Value映射的多种实现方式》在Java开发中,枚举(Enum)是一种特殊的类,本文将详细介绍Java枚举类实现key-value映射的多种方式,有需要的小伙伴可以根据需要... 目录前言一、基础实现方式1.1 为枚举添加属性和构造方法二、http://www.cppcns.co

Elasticsearch 在 Java 中的使用教程

《Elasticsearch在Java中的使用教程》Elasticsearch是一个分布式搜索和分析引擎,基于ApacheLucene构建,能够实现实时数据的存储、搜索、和分析,它广泛应用于全文... 目录1. Elasticsearch 简介2. 环境准备2.1 安装 Elasticsearch2.2 J

Java中的String.valueOf()和toString()方法区别小结

《Java中的String.valueOf()和toString()方法区别小结》字符串操作是开发者日常编程任务中不可或缺的一部分,转换为字符串是一种常见需求,其中最常见的就是String.value... 目录String.valueOf()方法方法定义方法实现使用示例使用场景toString()方法方法

Java中List的contains()方法的使用小结

《Java中List的contains()方法的使用小结》List的contains()方法用于检查列表中是否包含指定的元素,借助equals()方法进行判断,下面就来介绍Java中List的c... 目录详细展开1. 方法签名2. 工作原理3. 使用示例4. 注意事项总结结论:List 的 contain

Java实现文件图片的预览和下载功能

《Java实现文件图片的预览和下载功能》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Java实现文件图片的预览和下载功能,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... Java实现文件(图片)的预览和下载 @ApiOperation("访问文件") @GetMapping("

Spring Boot + MyBatis Plus 高效开发实战从入门到进阶优化(推荐)

《SpringBoot+MyBatisPlus高效开发实战从入门到进阶优化(推荐)》本文将详细介绍SpringBoot+MyBatisPlus的完整开发流程,并深入剖析分页查询、批量操作、动... 目录Spring Boot + MyBATis Plus 高效开发实战:从入门到进阶优化1. MyBatis