Golang实现ping

ICMP部分的结构

报头

ICMP报头从IP报头的第160位开始，即第20个字节开始（除非使用了IP报头的可选部分）。

Bits	160-167	168-175	176-183	184-191
160	Type	Code	校验码（checksum）
192	ID		序号（sequence）

• Type - ICMP的类型,标识生成的错误报文；
• Code - 进一步划分ICMP的类型,该字段用来查找产生错误的原因.；例如，ICMP的目标不可达类型可以把这个位设为1至15等来表示不同的意思。
• Checksum - 校验码部分,这个字段包含有从ICMP报头和数据部分计算得来的，用于检查错误的数据，其中此校验码字段的值视为0。
• ID - 这个字段包含了ID值，在Echo Reply类型的消息中要返回这个字段。
• Sequence - 这个字段包含一个序号，同样要在Echo Reply类型的消息中要返回这个字段。

可能的消息列表（不是全部）

类型	代码	描述
0 - Echo Reply	0	echo响应 (被程序ping使用）
1 and 2		保留
3 - 目的地不可到达	0	目标网络不可达
	1	目标主机不可达
	2	目标协议不可达
	3	目标端口不可达
	4	要求分段并设置DF flag标志
	5	源路由失败
	6	未知的目标网络
	7	未知的目标主机
	8	源主机隔离
	9	禁止访问的网络
	10	禁止访问的主机
	11	对特定的TOS 网络不可达
	12	对特定的TOS 主机不可达
	13	网络流量被禁止
4 - ICMP 拥塞控制	0	拥塞控制
5 - 路径控制	0	重定向网络
	1	重定向主机
	2	基于TOS 的网络重定向
	3	基于TOS 的主机重定向
6		Alternate Host Address
7		保留
8 - Echo Request	0	Echo请求
9 - 路由器通告	0	路由建议
10 - 路由器请求	0	路由器的发现/选择/请求
11 - ICMP 超时	0	TTL 超时
	1	分片重组超时
12 - 参数错误	0	IP 报首部参数错误
	1	丢失选项
	2	不支持的长度
13 - 时间戳请求	0	时间戳请求
14 - 时间戳应答	0	时间戳应答
15 - 信息请求	0	信息请求（已弃用）
16 - 信息应答	0	信息应答（已弃用）
17 - 地址掩码请求	0	地址掩码请求
18 - 地址掩码应答	0	地址掩码应答
19		因安全原因保留
20 至 29		Reserved for robustness experiment
30 - Traceroute	0	信息请求
31		数据报转换出错
32		手机网络重定向
33		Where-Are-You（originally meant for IPv6）
34		Here-I-Am（originally meant for IPv6）
35		Mobile Registration Request
36		Mobile Registration Reply
37		Domain Name Request
38		Domain Name Reply
39		SKIP Algorithm Discovery Protocol, Simple Key-Management for Internet Protocol
40		Photuris, Security failures
41		ICMP for experimental mobility protocols such as Seamoby [RFC4065]
42 到 255		保留

在使用Go语言的net.Dial函数时，发送echo request报文时，不用考虑i前20个字节的ip头；但是在接收到echo response消息时，前20字节是ip头。后面的内容才是icmp的内容，应该与echo request的内容一致。

package main

import (
	"flag"
	"fmt"
	"net"
	"os"
	"strconv"
	"time"
)

func main() {
	var count int
	var timeout int64
	var size int
	var neverstop bool

	flag.Int64Var(&timeout, "w", 1000, "等待每次回复的超时时间(毫秒)。")
	flag.IntVar(&count, "n", 4, "要发送的回显请求数。")
	flag.IntVar(&size, "l", 32, "要发送缓冲区大小。")
	flag.BoolVar(&neverstop, "t", false, "Ping 指定的主机，直到停止。")

	flag.Parse()
	args := flag.Args()

	if len(args) < 1 {
		fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "host")
		flag.PrintDefaults()
		flag.Usage()
		os.Exit(1)
	}

	ch := make(chan int)
	argsmap := map[string]interface{}{}

	argsmap["w"] = timeout
	argsmap["n"] = count
	argsmap["l"] = size
	argsmap["t"] = neverstop

	for _, host := range args {
		go ping(host, ch, argsmap)
	}

	for i := 0; i < len(args); i++ {
		<-ch
	}

	os.Exit(0)
}

func ping(host string, c chan int, args map[string]interface{}) {
	var count int
	var size int
	var timeout int64
	var neverstop bool
	count = args["n"].(int)
	size = args["l"].(int)
	timeout = args["w"].(int64)
	neverstop = args["t"].(bool)

	cname, _ := net.LookupCNAME(host)
	starttime := time.Now()
	conn, err := net.DialTimeout("ip4:icmp", host, time.Duration(timeout*1000*1000))
	ip := conn.RemoteAddr()
	fmt.Println("正在 Ping " + cname + " [" + ip.String() + "] 具有 32 字节的数据:")

	var seq int16 = 1
	id0, id1 := genidentifier(host)
	const ECHO_REQUEST_HEAD_LEN = 8

	sendN := 0
	recvN := 0
	lostN := 0
	shortT := -1
	longT := -1
	sumT := 0

	for count > 0 || neverstop {
		sendN++
		var msg []byte = make([]byte, size+ECHO_REQUEST_HEAD_LEN)
		msg[0] = 8                        // echo
		msg[1] = 0                        // code 0
		msg[2] = 0                        // checksum
		msg[3] = 0                        // checksum
		msg[4], msg[5] = id0, id1         //identifier[0] identifier[1]
		msg[6], msg[7] = gensequence(seq) //sequence[0], sequence[1]

		length := size + ECHO_REQUEST_HEAD_LEN

		check := checkSum(msg[0:length])
		msg[2] = byte(check >> 8)
		msg[3] = byte(check & 255)

		conn, err = net.DialTimeout("ip:icmp", host, time.Duration(timeout*1000*1000))

		checkError(err)

		starttime = time.Now()
		conn.SetDeadline(starttime.Add(time.Duration(timeout * 1000 * 1000)))
		_, err = conn.Write(msg[0:length])

		const ECHO_REPLY_HEAD_LEN = 20

		var receive []byte = make([]byte, ECHO_REPLY_HEAD_LEN+length)
		n, err := conn.Read(receive)
		_ = n

		var endduration int = int(int64(time.Since(starttime)) / (1000 * 1000))

		sumT += endduration

		time.Sleep(1000 * 1000 * 1000)

		if err != nil || receive[ECHO_REPLY_HEAD_LEN+4] != msg[4] || receive[ECHO_REPLY_HEAD_LEN+5] != msg[5] || receive[ECHO_REPLY_HEAD_LEN+6] != msg[6] || receive[ECHO_REPLY_HEAD_LEN+7] != msg[7] || endduration >= int(timeout) || receive[ECHO_REPLY_HEAD_LEN] == 11 {
			lostN++
			fmt.Println("对 " + cname + "[" + ip.String() + "]" + " 的请求超时。")
		} else {
			if shortT == -1 {
				shortT = endduration
			} else if shortT > endduration {
				shortT = endduration
			}
			if longT == -1 {
				longT = endduration
			} else if longT < endduration {
				longT = endduration
			}
			recvN++
			ttl := int(receive[8])
			//			fmt.Println(ttl)
			fmt.Println("来自 " + cname + "[" + ip.String() + "]" + " 的回复: 字节=32 时间=" + strconv.Itoa(endduration) + "ms TTL=" + strconv.Itoa(ttl))
		}

		seq++
		count--
	}
	stat(ip.String(), sendN, lostN, recvN, shortT, longT, sumT)
	c <- 1
}

func checkSum(msg []byte) uint16 {
	sum := 0

	length := len(msg)
	for i := 0; i < length-1; i += 2 {
		sum += int(msg[i])*256 + int(msg[i+1])
	}
	if length%2 == 1 {
		sum += int(msg[length-1]) * 256 // notice here, why *256?
	}

	sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff)
	sum += (sum >> 16)
	var answer uint16 = uint16(^sum)
	return answer
}

func checkError(err error) {
	if err != nil {
		fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
		os.Exit(1)
	}
}

func gensequence(v int16) (byte, byte) {
	ret1 := byte(v >> 8)
	ret2 := byte(v & 255)
	return ret1, ret2
}

func genidentifier(host string) (byte, byte) {
	return host[0], host[1]
}

func stat(ip string, sendN int, lostN int, recvN int, shortT int, longT int, sumT int) {
	fmt.Println()
	fmt.Println(ip, " 的 Ping 统计信息:")
	fmt.Printf("    数据包: 已发送 = %d，已接收 = %d，丢失 = %d (%d%% 丢失)，\n", sendN, recvN, lostN, int(lostN*100/sendN))
	fmt.Println("往返行程的估计时间(以毫秒为单位):")
	if recvN != 0 {
		fmt.Printf("    最短 = %dms，最长 = %dms，平均 = %dms\n", shortT, longT, sumT/sendN)
	}
}