Go言語でネットワークプログラミングを学ぶ - 第1章

第1章:ネットワークの基本要素 - Node、Link、Packet 1.1 プロジェクト構造 go-network-programming/ ├── go.mod ├── go.sum ├── main.go ├── packet.go ├── node.go └── link.go この章では、ネットワークの基本的な構成要素であるノード、リンク、パケットをGo言語で実装します。実際のネットワーク機器と同じように、複数のプロセスが並行して動作し、channelを通じてパケットを送受信する仕組みを構築します。 1.2 パケットの実装 パケットは、ネットワークで送信される情報の基本単位です。送信元、宛先、データ本体、タイムスタンプなどの情報を含みます。 ファイル名: ./packet.go package main import ( "fmt" "time" "github.com/google/uuid" ) // Packet はネットワークで送信される基本単位を表現する // 実際のTCP/IPパケットのように、ヘッダ情報とペイロードを持つ type Packet struct { ID string // パケットの一意識別子 Source string // 送信元ノードの名前 Destination string // 宛先ノードの名前 Data []byte // 実際のデータ(ペイロード) Size int // データサイズ(バイト) Timestamp time.Time // パケット生成時刻 } // NewPacket は新しいパケットを生成する // 実際のネットワークスタックでパケットが生成される処理を模倣 func NewPacket(source, destination string, data []byte) *Packet { return &Packet{ ID: uuid.New().String(), Source: source, Destination: destination, Data: data, Size: len(data), Timestamp: time.Now(), } } // String はパケットの文字列表現を返す(デバッグ用) func (p *Packet) String() string { return fmt.Sprintf("Packet{ID: %s, From: %s, To: %s, Size: %d bytes}", p.ID[:8], p.Source, p.Destination, p.Size) } 1.3 ノードの実装 ノードは、ネットワーク上のデバイス(PC、スマートフォン、ルーターなど)を表現します。パケットの送受信機能を持ち、複数のリンクに接続できます。 ...

January 10, 2026 · 6 min

Go言語でネットワークプログラミングを学ぶ - 第0章

参考・インスピレーション元 この教材は以下のサイトの構成を参考に、Go言語での実装として新たに構築したものです: CoNeCo|コンピュータネットワーク with Colab: https://www.conecolab.com/ 作者:中山悠(東京農工大学准教授) ライセンス:CC-BY-SA Google Colabを使用したPython実装によるネットワーク学習教材 本教材は上記の教育アプローチにインスピレーションを受けつつ、Go言語での独自実装として作成しています。 Go言語でネットワークプログラミングを学ぶ 第0章:環境構築とネットワーク基礎概念 0.1 環境構築 # Go 1.21以上をインストール go version # プロジェクト初期化 mkdir go-network-programming cd go-network-programming go mod init go-network-programming # 必要なパッケージ go get github.com/google/uuid go get gonum.org/v1/gonum/graph 0.2 なぜGo言語なのか? ネットワークプログラミングにおけるGo言語の利点: 並行処理のサポート:goroutineによる軽量な並行処理 型安全性:プロトコルの違いをコンパイル時に検証 シンプルな文法:複雑な仕様を直感的なコードで表現 標準ライブラリ:充実したネットワーク関連パッケージ 0.3 学習対象の基本概念 ノード (Node) ネットワーク上のデバイス(PC、スマートフォン、ルーターなど) パケットを送受信する機能 一意のアドレスを持つ リンク (Link) ノード間の接続 帯域幅、遅延、エラー率などの特性を持つ 双方向または単方向の通信 パケット (Packet) ネットワークで転送される情報の単位 ヘッダとペイロードから構成 プロトコル層によって内容が変化 0.4 基本アーキテクチャの設計 // ネットワークエンティティの基本インターフェース type NetworkEntity interface { ID() string String() string } // パケット処理のインターフェース type PacketHandler interface { Send(packet Packet, destination string) error Receive() <-chan Packet } // アドレス管理のインターフェース type Addressable interface { Address() Address SetAddress(addr Address) } 0.5 学習計画 第1章: 基本要素の実装 (Node, Link, Packet) 第2章: 時間と並行性の導入 第3章: スイッチングとMACアドレス 第4章: MACアドレス学習とループ回避 第5章: IPパケットとルーティング 第6章: 動的ルーティングプロトコル 第7章: レイヤ化とカプセル化 第8章: アドレス解決プロトコル 第9章: 動的IPアドレス設定とNAT 第10章: TCP接続の確立 第11章: 確認応答と再送制御 第12章: 輻輳制御とウィンドウ制御 第13章: QoSと優先制御 第14章: アプリケーション層プロトコル 第15章: セキュリティと暗号化 0.6 評価ポイント 各章で以下の観点から実装を評価します: ...

January 10, 2026 · 1 min