Go语言的Socket编程

我们在日常开发当中，几乎所有网络编程都是Socket编程，因为大部分底层网络的编程都离不开Socket编程。

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什么是Socket

其实Socket起源于UNIX，网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。
同文件的基本操作一样，Socket也有一个类似的函数--Socket()，该函数返回的是一个整型的Socket描述符，之后再进行类似于连接建立、数据传输等操作就都可以通过这个Socket来实现了。
我们知道，在计算机网络当中，存在着TCP和UDP两种协议，因此Socket也相应的对应着两种类型：流式Socket（SOCK_STREAM），和数据报式Socket(SOCK_DGRAM)，其中流式Socket是一种面向连接的Socket，针对的是面向连接的TCP服务应用，数据报式Socket是一种无连接的Socket，针对的是面向无连接的UDP服务应用。
那么在建立一个Socket连接时，除了我们知道它是应用了哪种协议后，还有两个内容是需要确定的，就是IP地址和端口。

Go语言所支持的IP类型

Go语言针对网络编程定义了net包，里面有很多关于网络编程的类型，函数和方法。其中IP的定义如下：

type IP []byte

虽然在net包中有很多的函数用于操作IP，但我们在这里只介绍几个比较常用的。
先来看第一个：ParseIP(s string)，这个函数会把一个IPv4或IPv6的地址转化为IP类型：

package main

import (
    "fmt"
    "net"
    "os"
)

func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Useage: %s IP Address\n", os.Args[0])
        os.Exit(1)
    }
    ipAddress := os.Args[1]
    addr := net.ParseIP(ipAddress)
    if addr == nil {
        fmt.Println("Invalid IP Address!")
    } else {
        fmt.Println("The IP Address is: ", addr.String())
    }
    os.Exit(0)
}

只要我们在执行时给定一个标准的IP地址，就会给出相应的IP格式。

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Dial()函数

在Go语言中，通常使用Dial()函数来连接服务器，Listen()进行监听，Accept()接收连接。
Go语言标准库对传统的Socket编程过程进行了抽象和封装，无论期望使用什么协议建立什么形式的连接，都只需要调用net.Dial()即可。
Dial()函数的原型如下：

func Dial(net, addr string) (Conn, error)

net参数是网络协议的名字，addr参数是IP地址或者域名，而端口号以:的形式跟随在地址或域名的后面，端口号可选。
几种常见协议的调用方式：
TCP：

conn, err := net.Dial("tcp", "192.168.0.10:8888")

UDP：

conn, err := net.Dial("udp", "192.168.0.10:8888")

ICMP：

/** 使用协议名称 */
conn, err := net.Dial("ip4:icmp", "www.baidu.com")
/** 使用协议编号 */
conn, err := net.Dial("ip4:1", "10.0.0.1")

在连接建立成功之后，就可以进行数据的发送与接收了，其中发送使用的是Write()函数，接收使用的是Read()函数。

package main

import (
    "bytes"
    "fmt"
    "io"
    "net"
    "os"
)

func main() {
    if len(os.Args) != 2 {
        fmt.Println("Usage: ", os.Args[0], "hostname")
        os.Exit(1)
    }
    service := os.Args[1]
    conn, err := net.Dial("ip4:icmp", service)
    checkError(err)
    var msg [512]byte
    // ICMP报文
    msg[0] = 8  // echo
    msg[1] = 0  // code 0
    msg[2] = 0  // checksum
    msg[3] = 0  // checksum
    msg[4] = 0  // identifier[0]
    msg[5] = 13  // identifier[1]
    msg[6] = 0  // sequence[0]
    msg[7] = 37  // sequence[1]
    len := 8
    check := checkSum(msg[0:len])
    msg[2] = byte(check >> 8)
    msg[3] = byte(check & 255)
    _, err = conn.Write(msg[0:len])
    checkError(err)
    _, err = conn.Read(msg[0:])
    checkError(err)
    fmt.Println("Get response...")
    if msg[5] == 13 {
        fmt.Println("Identifier match.")
    }
    if msg[7] == 37 {
        fmt.Println("Sequence match.")
    }
    os.Exit(0)
}
func checkError(err error) {
    if err != nil {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error: %s", err.Error())
        os.Exit(1)
    }
}
func checkSum(msg []byte) uint16 {
    sum := 0
    for n := 1; n < len(msg)-1; n += 2 {
        sum += int(msg[n])*256 + int(msg[n+1])
    }
    sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff)
    sum += (sum >> 16)
    var answer uint16 = uint16(^sum)
    return answer
}
func readFully(conn net.Conn) ([]byte, error) {
    defer conn.Close()
    result := bytes.NewBuffer(nil)
    var buf [512]byte
    for {
        _, err := conn.Read(buf[0:])
        result.Write(buf[0:])
        if err != nil {
            if err == io.EOF {
                break
            }
            return nil, err
        }
    }
    return result.Bytes(), nil
}

运行程序后，如果取得响应，就会返回相应的结果，如下：

Get response...
Identifier match.
Sequence match.