【筆記】tcp/ip illustrated 【7 ping】

1、參考

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TCP/IP詳解 卷1：協議（英文版）

TCP/IP詳解 卷1：協議

2、名詞解釋

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RR，record route, 記錄路由

3、內容

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1. 概要

ping本來定義爲聲納定位物體，ping程序是Mike Muuss編寫，用於測試某個主機是否能夠到達
ping程序發送一個ICMP回顯請求報文到指定主機，並等待返回ICMP回顯應答
通常，若是不能Ping到某臺主機，就不能Telnet, FTP到那臺主機，若是不能Telnet到某臺主機，那麼一般能夠用Ping程序來肯定問題出在哪裏
Ping程序還能測出到本機的往返時間，代表主機和目標主機的網絡距離

隨着安全意識的加強，出現了提供訪問控制清單的路由器和防火牆，一臺主機的可達性可能不僅是取決於IP層是否可達，還取決於使用何種協議以及端口號，因此，Ping程序的運行結果可能顯示某個主機不可達，可是能夠Telnet遠程登陸到該臺主機的25端口

2. ping程序

稱發送ping程序爲客戶，被ping的主機爲服務器，大多數TCP/IP實現都在內核中直接支持Ping服務器（不是一個用戶進程，ICMP查詢服務，例如：地址掩碼或者時間戳請求，也是在內核中實現）

Unix系統在實現ping程序時候，把ICMP報文中的標識符字段設置成發送進程的ID號，這樣，即便同一臺主機上同時運行多個ping程序實例，ping程序能夠識別出返回的信息

序列號從0開始，每發送一次新的回顯請求，遞增1，ping程序打印出返回的每一個分組的序列號，運行查看是否有分組丟失、失序、重複（由於IP層是盡力而爲的數據報傳遞服務，因此這些狀況均可能發生）

2.1 局域網輸出

當返回ICMP回顯應答時候，要打印出序列號和TTL，計算往返時間
經過在ICMP報文數據中存放發送請求的時間值計算往返時間（當應答返回時候，用當前時間減去存放在ICMP報文中的時間值，便是往返時間）

如上，第一行包含目的主機的IP地址和主機名稱，說明主機名稱被解析爲IP地址（利用DNS協議）
一般，第一個往返時間值比其餘的大，因爲目的端的硬件地址不在ARP高速緩存中的緣由

2.2 廣域網輸出

在一個廣域網上，結果可能會有很大不一樣，上面的例子是某個工做日的下午的運行結果，
序列號爲1，2，3，4等回顯請求或者回顯應答在某個地方丟失，往返時間發送了很大的變化
經過廣域網還有可能看到重複的分組（即相同的序列號的分組被打印兩次或者屢次），失序的分組（序列號爲N+1的分組在序列號N的分組以前被打印）

2.3 線路SLIP連接

SLIP鏈路，由於它們常常運行於低速的異步方式（9600b/s或者更低）
默認狀況下，ICMP報文有56個字節，再加上20個字節的IP首部和8個字節的ICMP首部，IP數據報的總長度爲84字節
根據鏈路層，SLIP會在IP數據報的開始結尾加上END字符，此外，SLIP幀還有可能再增長一些字節，取決於數據報中的每一個字節的值，

假設，把主機bsdi和slip之間的SLIP鏈路傳輸速率設置爲1200 b/s
因爲一個字節有8位數據，1位起始位，1位結束位，傳輸速率是1秒120個字節，即一個字節 1000 / 120 = 8.33 ms
估計須要1433（86 8.33 2）ms

由上，往返時間大約是1.5秒，可是程序發送ICMP回顯請求是1秒1次，
說明在第一個回顯應答返回以前，就已經發送了兩次請求（分別在0秒和1秒），因此，總結行中丟失一個分組，實際上並未丟失，極可能應答仍然在返回的途中

2.4 撥號SLIP鏈路

對於撥號的SLIP鏈路來講，狀況有些變化，由於在鏈路的兩端增長了調制解調器，用於sun和netb系統之間的調制解調器，帶來了時延，隨着數據的壓縮，分組長度可能會減小，可是因爲使用了錯誤控制協議，分組長度有可能會增長

接收端的調制解調器只能在驗證了循環檢驗字符（檢驗和）後才能釋放收到的數據
最後，還須要處理每一端的計算機異步串行接口，許多操做系統只能在固定的時間間隔內，或者收到若干字符後，纔去讀這些接口

3. IP記錄路由選項

Ping程序提供了查看IP記錄路由選項的機會，提供了-R參數，用於記錄路由功能
使得ping程序在發送出去的IP數據報中設置IP RR選項（該IP數據報包含ICMP回顯請求報文），這樣
每一個處理該數據報的路由器都把它的IP地址放入選項字段中，
當數據報到達目的端後，IP地址清單應該複製到ICMP回顯應答中，這樣返回途中，全部通過的路由器地址也會被加入到清單中，當ping程序收到回顯應答時候，就打印出IP地址清單

最大的問題，IP首部中只有有限的空間存放IP地址，首部中的首部長度字段只有4位，所以整個IP首部最長只能包含15個32位長的字（60個字節）因爲IP首部固定長度是20字節，RR選項使用3個字節，只有37個字節來存放IP地址清單，即只能存放9個IP地址