golang怎麼實作ping

golang實作ping

Ping是用來測試網路連線的工具，它用來測試電腦網路的連通性。 Ping指令可以測通目標主機是否在線上、是否可存取、以及通訊的延遲情況。本文將介紹如何使用golang程式語言實作ping工具。

一、什麼是Ping

Ping是程式設計師、系統管理員進行網路偵錯與故障排查的必備工具。 Ping是Packet Internet Groper的縮寫，其作用是測試兩台主機之間網路連線的連通性。 Ping指令是網路上最基本的網路服務之一，透過向目標主機發送ICMP封包並測量回應時間來檢查連線的即時性和可靠性。

二、Ping的工作原理

Ping的原理是利用Internet控制訊息協定（ICMP）的「回顯請求」指令，向目標主機傳送一個特殊的資料包，目標主機收到這個資料包後，會自動傳回一個「回顯應答」資料包給發送方，這樣一來，發送方就可以透過測量資料包的往返時間來計算目標主機的回應時間和網路延遲狀況。

三、實作ping

實作ping需要完成以下3個步驟：

#1.建構ICMP封包
2.傳送ICMP封包
3 .解析ICMP封包回傳的回應訊息

1.建構ICMP封包

首先，我們需要建構一個ICMP封包。根據ICMP的格式，我們可以使用Go語言自帶的"icmp"套件提供的結構體和函數來建構一個ICMP封包。 icmp.Message和icmp.Echo指定了封包類型和類型相關數據，icmp.Marshal取回我們建構的ICMP資料。我們可以像下面這樣定義一個PingMsg：

type PingMsg struct{

icmpMessage icmp.Message
bytes []byte

}

func newEchoPingMessage(id, seq int) (*PingMsg, error){

bytes := make([]byte, 32)

//填入ICMP封包內容

for i, _ := range bytes {
    bytes[i] = 'a' + byte(i%26)
}
icmpMessage := icmp.Message{
    Type: ipv4.ICMPTypeEcho, // ICMP类型
    Code: 0, // ICMP代码，置为0
    Checksum: 0, // 校验和，暂时置为0
    Body: &icmp.Echo{
        ID: id,
        Seq: seq,
        Data: bytes,
    },
}

//序列化ICMP封包

b, err := icmpMessage.Marshal(nil)
if err != nil {
    return nil, err
}
return &PingMsg{
    bytes: b,
    icmpMessage: icmpMessage,
}, nil

}

2.傳送ICMP封包

接下來，我們需要使用net包提供的Conn介面來傳送建構好的ICMP封包。我們可以使用net.Dial("ip4:icmp", destination)建立一個ICMP連接，使用Conn.Write(b []byte)向目標主機發送資料包，使用time.NewTicker函數來控制發送的時間間隔。

func ping(addr string) error{

conn, err := net.Dial("ip4:icmp", addr)
if err != nil {
    return err
}
defer conn.Close()
pingMsg, err := newEchoPingMessage(os.Getpid()&0xffff, 1)
if err != nil {
    return err
}
timeout := 5 * time.Second // 超时时间
ticker := time.NewTicker(time.Second) //设置1秒钟的时间间隔
defer ticker.Stop()
for {
    select {
    case <- ticker.C: // 每1秒钟发送一次ICMP数据包
        if _, err = conn.Write(pingMsg.bytes); err != nil {
            return err
        }
    case <- time.After(timeout): // 超时时间到了，抛出错误
        return errors.New("request timeout")
    }
}

}

3.解析ICMP封包傳回的回應訊息

最後，我們需要透過讀取取回傳的ICMP封包，解析出主機的回應資訊。我們同樣使用net包提供的Conn介面讀取傳回的資料包，使用icmp.ParseMessage解析資料包，並透過icmp.Message.Body.(*icmp.EchoReply)取得回應資訊。

func receivePing(conn net.Conn) error{

for {
    b := make([]byte, 512)
    conn.SetReadDeadline(time.Now().Add(time.Second)) // 设置超时时间
    if n, err := conn.Read(b); err != nil {
        if netErr, ok := err.(net.Error); ok && netErr.Timeout() {
            continue
        }
        return err
    } else {
        recvMsg, err := icmp.ParseMessage(ipv4.ICMPTypeEchoReply, b[:n])
        if err != nil {
            return err
        }
        switch recvMsg.Type {
        case ipv4.ICMPTypeEchoReply:
            echoReply, _ := recvMsg.Body.(*icmp.EchoReply)
            log.Printf("ping %d bytes from %s: icmp_seq=%d time=%dms", len(echoReply.Data), conn.RemoteAddr().String(), echoReply.Seq, time.Since(time.Unix(0, echoReply.ArrivalTime().Nanoseconds())).Nanoseconds())
        default:
            log.Printf("unsupported ICMP message type %v (%v)", recvMsg.Type, recvMsg.Code)
        }
    }
}

}

四、完整範例

完整程式碼如下：

package main

import (

"errors"
"fmt"
"golang.org/x/net/icmp"
"golang.org/x/net/ipv4"
"log"
"net"
"os"
"time"

)

type PingMsg struct{

icmpMessage icmp.Message
bytes       []byte

}

func newEchoPingMessage(id, seq int) (*PingMsg, error){

bytes := make([]byte, 32)
for i, _ := range bytes {
    bytes[i] = 'a' + byte(i%26)
}
icmpMessage := icmp.Message{
    Type: ipv4.ICMPTypeEcho,
    Code: 0,
    Checksum: 0,
    Body: &icmp.Echo{
        ID: id,
        Seq: seq,
        Data: bytes,
    },
}
b, err := icmpMessage.Marshal(nil)
if err != nil {
    return nil, err
}
return &PingMsg{
    bytes: b,
    icmpMessage: icmpMessage,
}, nil

}

func ping(addr string) error{

conn, err := net.Dial("ip4:icmp", addr)
if err != nil {
    return err
}
defer conn.Close()
pingMsg, err := newEchoPingMessage(os.Getpid()&0xffff, 1)
if err != nil {
    return err
}
timeout := 5 * time.Second
ticker := time.NewTicker(time.Second)
defer ticker.Stop()
for {
    select {
    case <- ticker.C:
        if _, err = conn.Write(pingMsg.bytes); err != nil {
            return err
        }
    case <- time.After(timeout):
        return errors.New("request timeout")
    }
}

}

#func receivePing(conn net.Conn ) error{

for {
    b := make([]byte, 512)
    conn.SetReadDeadline(time.Now().Add(time.Second))
    if n, err := conn.Read(b); err != nil {
        if netErr, ok := err.(net.Error); ok && netErr.Timeout() {
            continue
        }
        return err
    } else {
        recvMsg, err := icmp.ParseMessage(ipv4.ICMPTypeEchoReply, b[:n])
        if err != nil {
            return err
        }
        switch recvMsg.Type {
        case ipv4.ICMPTypeEchoReply:
            echoReply, _ := recvMsg.Body.(*icmp.EchoReply)
            log.Printf("ping %d bytes from %s: icmp_seq=%d time=%dms", len(echoReply.Data), conn.RemoteAddr().String(), echoReply.Seq, time.Since(time.Unix(0, echoReply.ArrivalTime().Nanoseconds())).Nanoseconds())
        default:
            log.Printf("unsupported ICMP message type %v (%v)", recvMsg.Type, recvMsg.Code)
        }
    }
}

}

func main(){

if err := ping("www.baidu.com"); err != nil{
    log.Fatal(err)
}

}

當執行這段程式碼時，將會不斷地發送ICMP數據包給目標主機，直到主機逾時或收到回覆為止。每當收到回覆封包時，程式會輸出以下訊息：

ping 32 bytes from 120.92.6.25: icmp_seq=0 time=29ms

這表示成功接收了回覆封包，並顯示了往返時間(return trip time)。實現Ping的過程很簡單，但確實能讓我們更能理解網路通訊的原理。

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