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1、7.2Ping程序我们称发送回显请求的ping程序为客户，而称被ping的主机为服务器。大多数的TCP/IP实现都在内核中直接支持Ping服务器这种服务器不是一个用户进程（在第6章中描述的两种ICMP查询服务，地址掩码和时间戳请求，也都是直接在内核中进行处理的）。ICMP回显请求和回显应答报文如图7-1所示。类型(0或8)代码(0)标识符选项数据检验和序号8字节图7-1ICMP回显请求和回显应答报文格式对于其他类型的ICMP查询报文，服务器必须响应标识符和序列号字段。另外，客户发送的选项数据必须回显，假设客户对这些信息都会感兴趣。Unix系统在实现ping程序时是把ICMP报文中的标识符字段置
2、成发送进程的ID号。这样即使在同一台主机上同时运行了多个ping程序实例，ping程序也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就加1。ping程序打印出返回的每个分组的序列号，允许我们查看是否有分组丢失、失序或重复。IP是一种最好的数据报传递服务，因此这三个条件都有可能发生。旧版本的ping程序曾经以这种模式运行，即每秒发送一个回显请求，并打印出返回的每个回显应答。但是，新版本的实现需要加上-s选项才能以这种模式运行。默认情况下，新版本的ping程序只发送一个回显请求。如果收到回显应答，则输出“hostisalive”；否则，在20秒内没有收到应答就输出“noanswer
3、（没有回答）”。7.2.1LAN输出在局域网上运行ping程序的结果输出一般有如下格式：键入中断键来停止显示当返回ICMP回显应答时，要打印出序列号和TTL，并计算往返时间（TTL位于IP首部中的生存时间字段。当前的BSD系统中的ping程序每次收到回显应答时都打印出收到的TTL有些系统并不这样做。我们将在第8章中通过traceroute程序来介绍TTL的用法）。从上面的输出中可以看出，回显应答是以发送的次序返回的（0，1，2等）。ping程序通过在ICMP报文数据中存放发送请求的时间值来计算往返时间。当应答返回时，用当前时间减去存放在ICMP报文中的时间值，即是往返时间。注意，在发送端bsd
4、i上，往返时间的计算结果都为0ms。这是因为程序使用的计时器分辨率低的原因。BSD/386版本0.9.4系统只能提供10ms级的计时器（在附录B中有更详细的介绍）。在后面的章节中，当我们在具有较高分辨率计时器的系统上（Sun）查看tcpdump输出时会发现，ICMP回显请求和回显应答的时间差在4ms以下。输出的第一行包括目的主机的IP地址，尽管指定的是它的名字（svr4）。这说明名字已经经过解析器被转换成IP地址了。我们将在第14章介绍解析器和DNS。现在，我们发现，如果敲入ping命令，几秒钟过后会在第1行打印出IP地址，DNS就是利用这段时间来确定主机名所对应的IP地址。本例中的tcpdu
5、mp输出如图7-2所示。从发送回显请求到收到回显应答，时间间隔始终为3.7ms。还可以看到，回显请求大约每隔1秒钟发送一次。通常，第1个往返时间值要比其他的大。这是由于目的端的硬件地址不在ARP高速缓存中图7-2在LAN上运行ping程序的结果的缘故。正如我们在第4章中看到的那样，在发送第一个回显请求之前要发送一个ARP请求并接收ARP应答，这需要花费几毫秒的时间。下面的例子说明了这一点：保证ARP高速缓存是空的键入中断键来停止显示第1个RTT中多出的3ms很可能就是因为发送ARP请求和接收ARP应答所花费的时间。这个例子运行在sun主机上，它提供的是具有微秒级分辨率的计时器，但是ping程序
6、只能打印出毫秒级的往返时间。在前面运行于BSD/3860.9.4版上的例子中，打印出来的往返时间值为0ms，这是因为计时器只能提供10ms的误差。下面的例子是BSD/3861.0版的输出，它提供的计时器也具有微秒级的分辨率，因此，ping程序的输出结果也具有较高的分辨率。键入中断键来停止显示7.2.2WAN输出在一个广域网上，结果会有很大的不同。下面的例子是在某个工作日的下午即Internet具有正常通信量时的运行结果：键入中断来停止显示这里，序列号为1、2、3、4、6、10、11、12和13的回显请求或回显应答在某个地方丢失了。另外，我们注意到往返时间发生了很大的变化（像52%这样高的分组丢
7、失率是不正常的。即使是在工作日的下午，对于Internet来说也是不正常的）。通过广域网还有可能看到重复的分组（即相同序列号的分组被打印两次或更多次），失序的分组（序列号为N+1的分组在序列号为N的分组之前被打印）。7.2.3线路SLIP链接让我们再来看看SLIP链路上的往返时间，因为它们经常运行于低速的异步方式，如9600b/s或更低。回想我们在2.10节计算的串行线路吞吐量。针对这个例子，我们把主机bsdi和slip之间的SLIP链路传输速率设置为1200b/s。下面我们可以来估计往返时间。首先，从前面的Ping程序输出例子中可以注意到，默认情况下发送的ICMP报文有56个字节。再加上20
8、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（我们可以运行tcpdump-e命令查看以太网数据帧来验证这一点）。另外，从2.4节可以知道，至少要增加两个额外的字节：在数据报的开始和结尾加上END字符。此外，SLIP帧还有可能再增加一些字节，但这取决于数据报中每个字节的值。对于1200b/s这个速率来说，由于每个字节含有8bit数据、1bit起始位和1bit结束位，因此传输速率是每秒120个字节，或者说每个字节8.33ms。所以我们可以估计需要1433（868.332）ms（乘2是因为我们计算的是往返时间）。下面的输出证实了我们的计算：（对于SVR4来说，如果每秒钟发送
9、一次请求则必须带-s选项）。往返时间大约是1.5秒，但是程序仍然每间隔1秒钟发送一次ICMP回显请求。这说明在第1个回显应答返回之前（1.480秒时刻）就已经发送了两次回显请求（分别在0秒和1秒时刻）。这就是为什么总结行指出丢失了一个分组。实际上分组并未丢失，很可能仍然在返回的途中。我们在第8章讨论traceroute程序时将回头再讨论这种低速的SLIP链路。7.2.4拨号SLIP链路对于拔号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。用在sun和netb系统之间的调制解调器提供的是V.32调制方式（9600b/s）、V.42错误控制方式（也称作LAP-M）以及V.42b
10、is数据压缩方式。这表明我们针对线路链路参数进行的简单计算不再准确了。很多因素都有可能影响。调制解调器带来了时延。随着数据的压缩，分组长度可能会减小，但是由于使用了错误控制协议，分组长度又可能会增加。另外，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，我们还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。作为一个例子，我们在sun主机上ping主机gemini，输出结果如下：注意，第1个RTT不是10ms的整数倍，但是其他行都是10ms的整数倍。如果我们运行该程序若干次，发现每次结果都是这样（这并不是由s
11、un主机上的时钟分辨率造成的结果，因为根据附录B中的测试结果可以知道它的时钟能提供毫秒级的分辨率）。另外还要注意，第1个RTT要比其他的大，而且依次递减，然后徘徊在280300ms之间。我们让它运行12分钟，RTT一直处于这个范围，不会低于260ms。如果我们以9600b/s的速率计算RTT（习题7.2），那么观察到的值应该大约是估计值的1.5倍。如果运行ping程序60秒钟并计算观察到的RTT的平均值，我们发现在V.42和V.42bis模式下平均值为277ms（这比上个例子打印出来的平均值要好，因为运行时间较长，这样就把开始较长的时间平摊了）。如果我们关闭V.42bis数据压缩方式，平均值为330ms。如果我们关闭V.42错误控制方式（它同时也关闭了V.42bis数据压缩方式），平均值为300ms。这些调制解调器的参数对RTT的影响很大，使用错误控制和数据压缩方式似乎效果最好。