ICMPPing

ICMP是一种将差错与控制集于一体的协议，不仅用于传输差错报文，还用于消息控制报文。它与IP协议相互依赖:IP在发送一个差错或控制报文时要用到ICMP，而ICMP利用IP来传递报文。

ICMP报文分为信息报文、差错报文、控制报文。信息报文一般由客户端发出，例如用于测试目的地址可达性的回应请求/应答报文；而差错报文一般由服务器或是路由器发出，表示网络或主机不能完成要求的服务。当发送一份ICMP差错报文时，文始终包含了IP首部和产生ICMP差错报文的IP数据报的前8个字节。

ICMP Ping就是向目标主机发送ICMP信息报文，目标主机(有时是路由器)回应ICMP信息报文或差错报文，Ping程序根据这些收到的ICMP报文，以知道目标主机的可达性。可用于Ping的信息报文有：回应请求与响应报文、时间戳请求与响应报文和掩码请求与响应报文。

TCPPing

在进行ICMPPing的时候，如果在目标主机的网络网关过滤了ICMP Ping包，ICMPPing的结果就不准确了。此时，应该考虑其他方式，如TCPPing、LIDPPing。TCP的功能是在一对ULP(UpperLayerProtocol，高层协议)之间提供的数据报服务基础上，建立可靠的端对端连接，并提供虚电路服务和面向数据流的传输服务。TCP中的基本传输单元是段(Segment)，一个TCP段由段头和数据流两部分组成。

在TCP协议中，SYN包用来表示建立连接请求。如果对方端口处在listening状态，就会回送ACK包，并附上自己的ISN。但是如果对方端口是关闭的，它会发回一个RST包，表示应该马上断开连接(少数情况下会发回一个同时置SYN和ACK位的包)。如果我们向一个端口发送ACK包，而事先没有与此端口建立连接，那么，无论端口是否打开，它都会回送一个RST包。所以可以看出，无论这个端口是否打开，总会有某一种数据包返回，以此可以判定目标主机可达。而目标主机如果不可达，路由器就会向扫描主机发送目的地不可达的ICMP报文。这样，通过向目标主机发送TCPSYN包或TCPACK包就可以准确判断目标主机是否可达，而且根据RFC793(TCP)，目标主机(或路由器)都无法屏蔽TCPSYN包和TCPACK包，因此，TCPPing的准确性比ICMPPing的准确性要高。在实现的时候，需要利用RAW Socket，定制TCP包并封装在IP包中。在Linux系统下，非root用户是没有此项权利的，同样Windows的非.Administrator组用户也不能直接填写TCP包头和IP包头 。

UDPPing

在TCP/IP协议组中，用户数据报协议(UDP)提供应用进程之间数据报传送的基本机制。每个UDP报文不仅传送用户数据，而且还包括发送方和接收方的协议端口号。

UDPPing与TCPPing的原理类似，通过RAWSocket定制UDP包，主要是格式化UDP包中的目的端口号，一般指定一个数量值很大的目的端口号(比如31558)，很少应用程序用到数量值入的端口号，也就是说该端口很有可能是处于关闭状态。首先构建好UDP报文，然后递交给IP实体发送。如果目标主机不可达(网络不通或主机未打开)，则路由器将发送一个目的不可达ICMP报文。而如果目标主机可达，在其接收数据时，其UDP实体首先判断接收到的目的端口号是否与当前使用的某端口号匹配，如果匹配，则将数据报放入到对应的接收队列，否则如果目的端口号对应的端口关闭则丢弃该数据报，并回送一个“端口不可达”的ICMP报文，因此，只要目标主机可达，UDPPing程序将收到一个UDP回应包(也可能没有)或者“端口不可达”的ICMP报文而目标主机不可达，将收到“目的不可达’’的ICMP报文 。

Ping 命令本质上是一种发送 Internet 控制消息协议 （ICMP） 回显请求和响应消息的命令组合。ICMP协议是一种构建在IP协议之上的网络协议，其报头封装在IP层报头之内。

当网络管理员在命令提示符下输入 ping 命令时，主机会向目标设备或指定的 IP 地址发送ICMP回显请求消息（ICMP Echo Request Message），这些请求消息是最多 64 字节的小数据包（在ping命令中一般为32字节），用于判断数据包是否成功到达对端。然后，发送请求的本地计算机将等待远程主机的响应。如果远程主机正在运行且网络可达，目标计算机收到回显请求消息后，会将ICMP回显响应消息（ICMP Echo Reply Message）送回原始计算机。

ping程序会在传出的回显请求（Echo Request）的可选数据区（Payload）中包含一份本地时间拷贝。这个时间和数据区域中的剩余内容均包含在返回的回显应答（Echo Reply）报文中。当应答被发出ping的收到时，ping程序注意到当前的时间，并用它减去应答中的时间，便得到了一个达到被ping主机的往返时间（RTT）估计值。由于只用到了原始发送者记录的时间，因此这个特征不会涉及到发送者和接收者之间的时钟同步。

通常，在 ping 网络测试中发送多个回显请求，以评估远程主机的可用性。例如，在 Windows 中，发送到 IP 地址的回显请求数通常为 4 个。命令提示符会显示每个请求的结果，并帮助网络管理员确定它是否得到了响应。它还显示发送/接收的总字节数、丢失数据包率（丢包率）、平均往返时间（RTT, round trip time）和生存时间（TTL, time to live），以帮助网络管理员评估网络状态。

平均往返时间（RTT）是衡量网络链路延迟的指标。该过程以毫秒 （ms） 为单位，从浏览器向服务器发送请求时开始，在收到来自服务器的响应时完成。RTT 是 Web 应用程序的关键性能指标，反应了数据包从主机到另一台主机的延迟。丢包率则描述了链路中传输的数据包丢失的比例，描述了链路的传输质量。生存时间（TTL）描述了从主机到目标设备的网络链路中的跳数，它的值随着每经过一次路由器就会减 1，直到减到 0 时该 IP 包会被丢弃。

以下是一个ping的例子：

可以看到测试的是主机和百度服务器（220.181.38.149）的连接性，ping程序收到4条回显应答消息，每个消息32字节，以及估计的往返时间、TTL和丢失（丢包率）。

若没有 ping 响应，则表明目标设备不可用或脱机。如果 ping 网络测试结果显示数据包丢失，则可能是网络连接不良。同样，在 ping 网络测试中频繁出现回显请求超时通常是由于 IP 地址输入不正确。

在个人电脑Windows中使用ping：

在Windows系列的操作系统中，我们都可以使用ping命令来解决网络中出现的路由问题，方法如下 ：

①进入命令提示符（可通过win+R键并输入cmd进入）。

②输入命令：

例如：

Ping 127.0.0.1（回送地址，用于测试本机tcp/ip配置是否正常）

Ping 10.207.255.254(网关地址，可通过在命令行中输入ipconfig查询)

Ping 8.8.8.8(DNS服务器地址)

Ping www.baidu.com（测试访问远程服务器和域名解析是否正常）

当ping一个网址时，主机会访问DNS服务器获得该网址的IP地址解析。

在路由器中使用ping命令：

在路由器的用户模式下，也可以使用ping命令，它是一个简单的全局命令，用法同Windows下相同，只是返回代码不同。其形式是:Router>ping 169.254.104.10路由器缺省使用IP协议 。

在路由器的特权模式下，可以使用其他几个选项，这就是所谓的扩展ping，它是交互形式工作的。扩展ping的可用其他选项包括：使用不同大小的数据包；增加应答等待时间间隔；一次发送多于5个数据包；在IP报头设置“不分段”位；在其他协议中使用ping，例如IPX和AppleTalk。方法是：在enable模式下输入ping并按回车键即可启动扩展ping，ping工具将提示输入各种变量值。其形式是:

Router#ping

Protocol[ip]:***

TargetIPaddress:****

…………

正常情况下，当你使用Ping命令来查找问题所在或检验网络运行情况时，你需要使用许多Ping命令，如果所有都运行正确，你就可以相信基本的连通性和配置参数没有问题；如果某些Ping命令出现运行故障，它也可以指明到何处去查找问题。下面就给出一个典型的检测次序及对应的可能故障:

ping127.0.0.1——这个Ping命令被送到本地计算机的IP软件，该命令永不退出该计算机。如果没有做到这一点，就表示TCP/IP的安装或运行存在某些最基本的问题。

ping本机IP——这个命令被送到你计算机所配置的IP地址，你的计算机始终都应该对该Ping命令做出应答，如果没有，则表示本地配置或安装存在问题。出现此问题时，局域网用户请断开网络电缆，然后重新发送该命令。如果网线断开后，本命令正确，则表示另一台计算机可能配置了相同的IP地址。

ping局域网内其他IP——这个命令应该离开你的计算机，经过网卡及网络电缆到达其他计算机，再返回。收到回显（Echo）应答表明本地网络中的网卡和载体运行正确。但如果收到0个回显（Echo）应答，那么表示子网掩码(进行子网分割时，将IP地址的网络部分与主机部分分开的代码)不正确或网卡配置错误或电缆系统有问题。

ping网关IP——这个命令如果应答正确，表示局域网中的网关路由器正在运行并能够作出应答。

ping远程IP——如果收到4个应答，表示成功的使用了缺省网关。对于拨号上网用户则表示能够成功的访问Internet(但不排除ISP的DNS会有问题)。

pinglocalhost——localhost是个操作系统的网络保留名，它是127.0.0.1的别名，每台计算机都应该能够将该名字转换成该地址。如果没有做到这一条，则表示主机文件(/Windows/host)中存在问题。

pingwww.baidu.com——对这个域名执行Ping命令，你的计算机必须先将域名转换成IP地址，通常是通过DNS服务器。如果这里出现故障，则表示DNS服务器的IP地址配置不正确或DNS服务器有故障 。

如果上面所列出的所有Ping命令都能正常运行，那么计算机可以进行本地和远程通信。但是，这些命令的成功并不表示所有的网络配置都没有问题，例如，某些子网掩码错误就可能无法用这些方法检测到 。

在物理链路连通和路由设置正确的情况下，使用Ping命令仍然屏不通，可能有以下几个问题：

(1)网线刚插到交换机上就Ping通网关，忽略了生成树的收敛时间。当然，较新的交换机都支持快速生成树，或者有的管理员干脆把用户端口(accessport)的生成树协议关掉，问题就解决了 。

(2)不管中间经过了多少个节点，只要有节点(包括端节点)对ICMP信息包进行了过滤，Ping不通是正常的。最常见的就是防火墙的行为。

(3)某些路由器端口是不允许用户Ping的。

(4)网络因设备间的超时，造成ICMP报文无法在缺省时间(2秒)内收到。超时的原因有：主机没有足够的时间和资源来响应；路径太长，没到达目的地时TTL的值为0，最后一个路由器将发回ICMP超时信息；使用扩展Ping，增加应答等待时间间隔等。

(5)引入NAT的场合会造成单向Ping通。NAT可以起到隐蔽内部地址的作用，当由内Ping外时，可以Ping通是因为NAT表的映射关系存在，当由外发起Ping内网主机时，就无从查找边界路由器的NAT访问列表了。

基于ICMP的Ping洪泛

网络攻击者可以以很快的速度向目标发送 ping 请求，从而可能使受害者不堪重负。为了进行拒绝服务攻击，攻击者只需不断地向攻击目标发送Ping,一旦ICMP数据包超过最大上限时,就会出现内存分配错误,导致TCP/IP堆栈崩溃,致使攻击的目标死机或导致网络阻塞。此技术称为 ping洪泛攻击。

ICMP 回显扫描（ping 扫描）

Ping主机扫描可以使用一个ICMP 回显数据包来探测主机地址是否存活，对多个地址进行ping 请求可以获取网络上所有主机的列表，此技术称为ICMP 回显（Echo）扫描。