Go

症状 Emacsで .go ファイルを開くと以下のログが無限ループする。 [eglot] Asking EGLOT (mydns/(go-ts-mode go-mod-ts-mode)) politely to terminate [jsonrpc] Server exited with status 2 [eglot] Reconnected! [eglot] Connected! Server 'gopls' now managing '(go-ts-mode go-mod-ts-mode)' buffers in project 'mydns'. [jsonrpc] (warning) Sentinel for EGLOT (...) still hasn't run, deleting it! [jsonrpc] Server exited with status 9 [eglot] Reconnected! [2 times] Error running timer: (error "Selecting deleted buffer") status 9 は SIGKILL。gopls が起動→即死→reconnect を繰り返し、補完が一切効かない状態。 fmt. と打っても候補が出ない、もしくは関係のないゴミ候補が出る。手動で M-x completion-at-point を叩いても No match。 ...

3.1 プロジェクト構造 go-network-programming/ ├── go.mod ├── go.sum ├── main.go ├── packet.go ├── node.go ├── link.go ├── network_stats.go ├── bandwidth_limiter.go ├── mac_address.go # 新規追加 ├── ethernet_frame.go # 新規追加 └── switch.go # 新規追加 この章では、スイッチを実装して複数のノードを接続できるローカルネットワークを構築します。また、MACアドレスを導入してイーサネットレベルでの通信を実現します。 3.2 MACアドレスの実装 MACアドレス（Media Access Control Address）は、ネットワークインターフェースの物理アドレスです。 ファイル名: ./mac_address.go package main import ( "fmt" "math/rand" "strconv" "strings" ) // MACAddress はMAC（Media Access Control）アドレスを表現する // 実際のイーサネットで使用される6バイトの物理アドレス type MACAddress struct { bytes [6]byte // 6バイトのMACAアドレス（例：aa:bb:cc:dd:ee:ff） } // NewMACAddress は指定されたバイト配列からMACアドレスを作成 func NewMACAddress(bytes [6]byte) MACAddress { return MACAddress{bytes: bytes} } // ParseMACAddress は文字列からMACアドレスを解析 // 例：ParseMACAddress("aa:bb:cc:dd:ee:ff") func ParseMACAddress(s string) (MACAddress, error) { parts := strings.Split(s, ":") if len(parts) != 6 { return MACAddress{}, fmt.Errorf("invalid MAC address format: %s", s) } var mac MACAddress for i, part := range parts { val, err := strconv.ParseUint(part, 16, 8) if err != nil { return MACAddress{}, fmt.Errorf("invalid hex value in MAC address: %s", part) } mac.bytes[i] = byte(val) } return mac, nil } // RandomMACAddress はランダムなMACアドレスを生成 // ユニキャスト、ローカル管理アドレスとして生成 func RandomMACAddress() MACAddress { var mac MACAddress for i := 0; i < 6; i++ { mac.bytes[i] = byte(rand.Intn(256)) } // ユニキャスト（LSBを0に）、ローカル管理（2番目のLSBを1に）に設定 mac.bytes[0] = (mac.bytes[0] & 0xFC) | 0x02 return mac } // String はMACアドレスの文字列表現を返す func (mac MACAddress) String() string { return fmt.Sprintf("%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x", mac.bytes[0], mac.bytes[1], mac.bytes[2], mac.bytes[3], mac.bytes[4], mac.bytes[5]) } // Equals は2つのMACアドレスが等しいかチェック func (mac MACAddress) Equals(other MACAddress) bool { return mac.bytes == other.bytes } // IsUnicast はユニキャストアドレスかチェック func (mac MACAddress) IsUnicast() bool { return (mac.bytes[0] & 0x01) == 0 } // IsBroadcast はブロードキャストアドレスかチェック func (mac MACAddress) IsBroadcast() bool { return mac.bytes == [6]byte{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF} } // IsMulticast はマルチキャストアドレスかチェック func (mac MACAddress) IsMulticast() bool { return (mac.bytes[0] & 0x01) == 1 && !mac.IsBroadcast() } // BroadcastMAC はブロードキャストMACアドレスを返す func BroadcastMAC() MACAddress { return MACAddress{bytes: [6]byte{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}} } 3.3 イーサネットフレームの実装 MACアドレスを含むイーサネットフレーム構造を実装します。 ...

2.1 プロジェクト構造 go-network-programming/ ├── go.mod ├── go.sum ├── main.go ├── packet.go ├── node.go ├── link.go ├── network_stats.go # 新規追加 └── bandwidth_limiter.go # 新規追加 この章では、ネットワークに時間の概念を本格的に導入します。実際のネットワークのように、帯域幅制限、パケット処理時間、スループット測定を実装し、大きなファイルの送信をシミュレートします。 2.2 ネットワーク統計の追加 ネットワークの性能を測定するための統計機能を追加します。 ファイル名: ./network_stats.go package main import ( "fmt" "sync" "time" ) // NetworkStats はネットワークの統計情報を管理する // 実際のネットワークモニタリングツールのような機能を提供 type NetworkStats struct { mu sync.RWMutex startTime time.Time totalPacketsSent int64 totalPacketsRecv int64 totalBytesSent int64 totalBytesRecv int64 packetLossCount int64 lastUpdateTime time.Time } // NewNetworkStats は新しい統計オブジェクトを作成 func NewNetworkStats() *NetworkStats { return &NetworkStats{ startTime: time.Now(), lastUpdateTime: time.Now(), } } // RecordSentPacket は送信パケットを記録 func (ns *NetworkStats) RecordSentPacket(packet *Packet) { ns.mu.Lock() defer ns.mu.Unlock() ns.totalPacketsSent++ ns.totalBytesSent += int64(packet.Size) ns.lastUpdateTime = time.Now() } // RecordReceivedPacket は受信パケットを記録 func (ns *NetworkStats) RecordReceivedPacket(packet *Packet) { ns.mu.Lock() defer ns.mu.Unlock() ns.totalPacketsRecv++ ns.totalBytesRecv += int64(packet.Size) ns.lastUpdateTime = time.Now() } // RecordPacketLoss はパケット損失を記録 func (ns *NetworkStats) RecordPacketLoss() { ns.mu.Lock() defer ns.mu.Unlock() ns.packetLossCount++ ns.lastUpdateTime = time.Now() } // GetThroughput は現在のスループットを計算（bps: bits per second） func (ns *NetworkStats) GetThroughput() float64 { ns.mu.RLock() defer ns.mu.RUnlock() duration := time.Since(ns.startTime).Seconds() if duration == 0 { return 0 } // バイト数をビット数に変換（1バイト = 8ビット） totalBits := float64(ns.totalBytesSent) * 8 return totalBits / duration } // GetPacketLossRate はパケット損失率を計算（0.0-1.0） func (ns *NetworkStats) GetPacketLossRate() float64 { ns.mu.RLock() defer ns.mu.RUnlock() if ns.totalPacketsSent == 0 { return 0.0 } return float64(ns.packetLossCount) / float64(ns.totalPacketsSent) } // Print は統計情報を表示 func (ns *NetworkStats) Print() { ns.mu.RLock() defer ns.mu.RUnlock() duration := time.Since(ns.startTime) throughputBps := ns.GetThroughput() throughputKbps := throughputBps / 1000 lossRate := ns.GetPacketLossRate() * 100 fmt.Printf("=== Network Statistics ===\n") fmt.Printf("Duration: %v\n", duration.Round(time.Millisecond)) fmt.Printf("Packets Sent: %d\n", ns.totalPacketsSent) fmt.Printf("Packets Received: %d\n", ns.totalPacketsRecv) fmt.Printf("Bytes Sent: %d\n", ns.totalBytesSent) fmt.Printf("Bytes Received: %d\n", ns.totalBytesRecv) fmt.Printf("Throughput: %.2f Kbps\n", throughputKbps) fmt.Printf("Packet Loss Rate: %.2f%%\n", lossRate) fmt.Printf("=========================\n") } 2.3 帯域幅制限機能の実装 実際のネットワークのように、帯域幅制限を実装します。 ...

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。 ...

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： ...