【笔记】tcp/ip illustrated <7 ping>

一、参考

---

TCP/IP详解 卷1：协议（英文版）

TCP/IP详解 卷1：协议

二、名词解释

---

RR，record route, 记录路由

三、内容

---

1. 概要

ping原本定义为声纳定位物体，ping程序是Mike Muuss编写，用于测试某个主机是否可以到达
ping程序发送一个ICMP回显请求报文到指定主机，并等待返回ICMP回显应答
一般，如果不能Ping到某台主机，就不能Telnet, FTP到那台主机，如果不能Telnet到某台主机，那么通常可以用Ping程序来确定问题出在哪里
Ping程序还能测出到本机的往返时间，表明主机和目标主机的网络距离

随着安全意识的增强，出现了提供访问控制清单的路由器和防火墙，一台主机的可达性可能不只是取决于IP层是否可达，还取决于使用何种协议以及端口号，所以，Ping程序的运行结果可能显示某个主机不可达，但是可以Telnet远程登录到该台主机的25端口

2. ping程序

称发送ping程序为客户，被ping的主机为服务器，大多数TCP/IP实现都在内核中直接支持Ping服务器（不是一个用户进程，ICMP查询服务，例如：地址掩码或者时间戳请求，也是在内核中实现）

Unix系统在实现ping程序时候，把ICMP报文中的标识符字段设置成发送进程的ID号，这样，即使同一台主机上同时运行多个ping程序实例，ping程序可以识别出返回的信息

序列号从0开始，每发送一次新的回显请求，递增1，ping程序打印出返回的每个分组的序列号，运行查看是否有分组丢失、失序、重复（因为IP层是尽力而为的数据报传递服务，所以这些情况都可能发生）

2.1 局域网输出

当返回ICMP回显应答时候，要打印出序列号和TTL，计算往返时间
通过在ICMP报文数据中存放发送请求的时间值计算往返时间（当应答返回时候，用当前时间减去存放在ICMP报文中的时间值，即是往返时间）

如上，第一行包含目的主机的IP地址和主机名称，说明主机名称被解析为IP地址（利用DNS协议）
通常，第一个往返时间值比其他的大，由于目的端的硬件地址不在ARP高速缓存中的原因

2.2 广域网输出

在一个广域网上，结果可能会有很大不同，上面的例子是某个工作日的下午的运行结果，
序列号为1，2，3，4等回显请求或者回显应答在某个地方丢失，往返时间发送了很大的变化
通过广域网还有可能看到重复的分组（即相同的序列号的分组被打印两次或者多次），失序的分组（序列号为N+1的分组在序列号N的分组之前被打印）

2.3 线路SLIP链接

SLIP链路，因为它们经常运行于低速的异步方式（9600b/s或者更低）
默认情况下，ICMP报文有56个字节，再加上20个字节的IP首部和8个字节的ICMP首部，IP数据报的总长度为84字节
根据链路层，SLIP会在IP数据报的开始结尾加上END字符，此外，SLIP帧还有可能再增加一些字节，取决于数据报中的每个字节的值，

假设，把主机bsdi和slip之间的SLIP链路传输速率设置为1200 b/s
由于一个字节有8位数据，1位起始位，1位结束位，传输速率是1秒120个字节，即一个字节 1000 / 120 = 8.33 ms
估计需要1433（86 8.33 2）ms

由上，往返时间大约是1.5秒，但是程序发送ICMP回显请求是1秒1次，
说明在第一个回显应答返回之前，就已经发送了两次请求（分别在0秒和1秒），所以，总结行中丢失一个分组，实际上并未丢失，很可能应答仍然在返回的途中

2.4 拨号SLIP链路

对于拨号的SLIP链路来说，情况有些变化，因为在链路的两端增加了调制解调器，用于sun和netb系统之间的调制解调器，带来了时延，随着数据的压缩，分组长度可能会减少，但是由于使用了错误控制协议，分组长度有可能会增加

接收端的调制解调器只能在验证了循环检验字符（检验和）后才能释放收到的数据
最后，还需要处理每一端的计算机异步串行接口，许多操作系统只能在固定的时间间隔内，或者收到若干字符后，才去读这些接口

3. IP记录路由选项

Ping程序提供了查看IP记录路由选项的机会，提供了-R参数，用于记录路由功能
使得ping程序在发送出去的IP数据报中设置IP RR选项（该IP数据报包含ICMP回显请求报文），这样
每个处理该数据报的路由器都把它的IP地址放入选项字段中，
当数据报到达目的端后，IP地址清单应该复制到ICMP回显应答中，这样返回途中，所有经过的路由器地址也会被加入到清单中，当ping程序收到回显应答时候，就打印出IP地址清单

最大的问题，IP首部中只有有限的空间存放IP地址，首部中的首部长度字段只有4位，因此整个IP首部最长只能包含15个32位长的字（60个字节）
由于IP首部固定长度是20字节，RR选项使用3个字节，只有37个字节来存放IP地址清单，即只能存放9个IP地址