全面掌握ping命令（一） ping命令的基本原理

原文发表于《网络运维与管理》2013年第21期 

 

Ping命令是在日常网络管理维护工作中最常用到的命令之一，对于这个熟悉的命令，我们是否已经掌握了它的方方面面呢？本文就来全面深入地介绍一下ping命令，只有透彻地掌握了它的各个知识点，才能更好地利用它来为我们服务。

 

1. ping命令的基本原理

Ping命令利用ICMP协议进行工作，ICMP是Internet控制消息协议，用于在主机和路由器之间传递控制消息。Ping命令利用了ICMP两种类型的控制消息：“echo request”（回显请求）、“echo reply”（回显应答）。

比如在主机A上执行ping命令，目标主机是B。在A主机上就会发送“echo request”（回显请求）控制消息，主机B正确接收后即发回“echo reply”（回显应答）控制消息，从而判断出双方能否正常通信。其工作原理如图1所示。

如果在A主机上能够ping通B主机，那么主机A上显示的信息就是从主机B上返回来的“回显应答”。如果不能ping通，主机A上显示的信息则是由系统自身所产生的错误提示。

在Windows系统中，默认情况下，每次执行ping命令会发送4个“回显请求”消息，每个消息的数据包大小为32字节，如果一切正常，应能收到4个同样为32字节大小的“回显应答”消息。其格式如下：

Reply from *.*.*.*（IP）：bytes=32 time<1ms TTL=128

在这些“回显应答”中包含了丰富的信息：

通过回显应答中的“time”时间，可以大致的推断出网速情况，数据传递经过的时间越长，网速越慢。

回显应答中的“TTL”，即数据包的生存周期。每个系统对其所发送的数据包都要赋一个TTL的初始值，默认情况下，Windows XP系统为128，Win7系统为64，Linux系统为64或255（当然，系统的TTL值都是可以修改的）。数据包每经过一次路由，TTL值就要减1，所以通过TTL值，我们既可以大概地推算出对方主机所用的操作系统，又可以推断出在数据包在传送过程中经过了多少次路由。比如，在执行“ping www.baidu.com”命令时，回显应答中显示的TTL值为52，则首先可以大概推断出百度使用的是Linux系统，其次可以得知数据在传送过程中经过了12次路由。

这点可以通过tracert命令进行验证，执行“tracert www.baidu.com”命令，发现数据包正是经过了12次路由。tracert也是一个利用ICMP协议工作的命令，它的原理非常巧妙：它向指定的目的主机发送多次回显请求消息，并把封装该消息的数据包的TTL值从1开始递增。即tracert命令第一次发送出去的数据包的TTL为1，这些数据包在经过第一个路由器时，TTL值便被减为了0，这台路由器就要将数据包丢弃，并同时向源主机发回一个回显应答消息，通过这种方式就获得了数据包所经过的第一台路由器的信息。通过这种递进的查询过程，查询端就可以追踪到达目的主机所经过的所有路由器的情况。

另外，大家可能会发现，每次执行tracert命令所查询到路径都不大一样，这是完全正常的，数据包每次传送时采用不同的路径，这正是Internet所采用的分组交换方式的特点。