golang实现ping
Ping是一个用于测试网络连接的工具，它用来测试计算机网络的连通性。Ping命令可以测通目标主机是否在线、是否可访问、以及通讯的延迟情况。本文将介绍如何使用golang编程语言实现ping工具。
一、什么是Ping
Ping是程序员、系统管理员进行网络调试和故障排查的一种必备工具。Ping是Packet Internet Groper的缩写，其作用是测试两台主机之间网络连接的连通性。Ping命令是互联网上最基本的网络服务之一，通过向目标主机发送ICMP数据包并测量响应时间来检查连接的实时性和可靠性。
二、Ping的工作原理
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Ping的原理是利用Internet控制消息协议（ICMP）的“回显请求”命令，向目标主机发送一个特殊的数据包，目标主机收到这个数据包后，会自动返回一个“回显应答”数据包给发送方，这样一来，发送方就可以通过测量数据包的往返时间来计算目标主机的响应时间和网络延迟情况。
三、实现ping
实现ping需要完成以下3个步骤：
1.构造ICMP数据包
2.发送ICMP数据包
3.解析ICMP数据包返回的响应信息
1.构造ICMP数据包
首先，我们需要构造一个ICMP数据包。根据ICMP的格式，我们可以使用Go语言自带的"icmp"包提供的结构体和函数构建一个ICMP数据包。icmp.Message和icmp.Echo指定了数据包类型和类型相关数据，icmp.Marshal取回我们构造的ICMP数据。我们可以像下面这样定义一个PingMsg：
type PingMsg struct{
icmpMessage icmp.Message bytes []byte
}
func newEchoPingMessage(id, seq int) (*PingMsg, error){
bytes := make([]byte, 32)
//填充ICMP数据包内容
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数据包
b, err := icmpMessage.Marshal(nil)
if err != nil {
return nil, err
}
return &PingMsg{
bytes: b,
icmpMessage: icmpMessage,
}, nil}
2.发送ICMP数据包
接下来，我们需要使用net包提供的Conn接口发送构造好的ICMP数据包。我们可以使用net.Dial("ip4:icmp", destination)建立一个ICMP连接，使用Conn.Write(b []byte)向目标主机发送数据包，使用time.NewTicker函数来控制发送的时间间隔。
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数据包返回的响应信息
最后，我们需要通过读取返回的ICMP数据包，解析出主机的响应信息。我们同样使用net包提供的Conn接口读取返回的数据包，使用icmp.ParseMessage解析数据包，并通过icmp.Message.Body.(*icmp.EchoReply)获取响应信息。
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、完整示例
完整代码如下：
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)
}}
当运行这段代码时，将会不断地发送ICMP数据包给目标主机，直到主机超时或收到回复为止。每当收到回复数据包时，程序会输出如下信息：
ping 32 bytes from 120.92.6.25: icmp_seq=0 time=29ms
这表示成功接收到了回复数据包，并显示了往返时间(return trip time)。实现Ping的过程很简单，但确实能让我们更好地理解网络通信的原理。
