Ping命令的工作过程及单向Ping通的原因

2025-07-26 07:21:03 世界杯大力神杯

当网络出现问题时，我们最常用的测试工具就是“Ping”命令了。但有时候我们会碰到单方向Ping通的现象，例如通过HUB或一根交叉线连接的在同一个局域网内的电脑A、 B，在检查它们之间的网络连通性时，发现从主机A Ping 主机B正常而从主机B Ping 主机A时，出现“超时无应答”错误。为什么呢? 要知道这其中的奥秘，我们有必要来看看Ping命令的工作过程到底是怎么样的。

假定主机A的IP地址是192.168.1.1，主机B的IP地址是192.168.1.2，都在同一子网内，则当你在主机A上运行“Ping 192.168.1.2”后，都发生了些什么呢?

首先，Ping命令会构建一个固定格式的ICMP请求数据包，然后由ICMP协议将这个数据包连同地址“192.168.1.2”一起交给IP层协议（和ICMP一样，实际上是一组后台运行的进程），IP层协议将以地址“192.168.1.2”作为目的地址，本机IP地址作为源地址，加上一些其他的控制信息，构建一个IP数据包，并在一个映射表中查找出IP地址192.168.1.2所对应的物理地址（也叫MAC地址，熟悉网卡配置的朋友不会陌生，这是数据链路层协议构建数据链路层的传输单元——帧所必需的），一并交给数据链路层。后者构建一个数据帧，目的地址是IP层传过来的物理地址，源地址则是本机的物理地址，还要附加上一些控制信息，依据以太网的介质访问规则，将它们传送出去。

主机B收到这个数据帧后，先检查它的目的地址，并和本机的物理地址对比，如符合，则接收；否则丢弃。接收后检查该数据帧，将IP数据包从帧中提取出来，交给本机的IP层协议。同样，IP层检查后，将有用的信息提取后交给ICMP协议，后者处理后，马上构建一个ICMP应答包，发送给主机A，其过程和主机A发送ICMP请求包到主机B一模一样。

从Ping的工作过程，我们可以知道，主机A收到了主机B的一个应答包，说明两台主机之间的去、回通路均正常。也就是说，无论从主机A到主机B，还是从主机B到主机A，都是正常的。那么，是什么原因引起只能单方向Ping通的呢?

一、安装了个人防火墙

在共享上网的机器中，出于安全考虑，大部分作为服务器的主机都安装了个人防火墙软件，而其他作为客户机的机器则一般不安装。几乎所有的个人防火墙软件，默认情况下是不允许其他机器Ping本机的。一般的做法是将来自外部的ICMP请求报文滤掉，但它却对本机出去的ICMP请求报文，以及来自外部的ICMP应答报文不加任何限制。这样，从本机Ping其他机器时，如果网络正常，就没有问题。但如果从其他机器Ping这台机器，即使网络一切正常，也会出现“超时无应答”的错误。

大部分的单方向Ping通现象源于此。解决的办法也很简单，根据你自己所用的不同类型的防火墙，调整相应的设置即可。

二、错误设置IP地址

正常情况下，一台主机应该有一个网卡，一个IP地址，或多个网卡，多个IP地址（这些地址一定要处于不同的IP子网）。但对于在公共场所使用的电脑，特别是网吧，人多手杂，其中不泛有“探索者”。曾有一次两台电脑也出现了这种单方向Ping通的情况，经过仔细检查，发现其中一台电脑的“拨号网络适配器”（相当于一块软网卡）的TCP/IP设置中，设置了一个与网卡IP地址处于同一子网的IP地址，这样，在IP层协议看来，这台主机就有两个不同的接口处于同一网段内。当从这台主机Ping其他的机器时，会存在这样的问题：

（1）主机不知道将数据包发到哪个网络接口，因为有两个网络接口都连接在同一网段；

（2）主机不知道用哪个地址作为数据包的源地址。因此，从这台主机去Ping其他机器，IP层协议会无法处理，超时后，Ping 就会给出一个“超时无应答”的错误信息提示。但从其他主机Ping这台主机时，请求包从特定的网卡来，ICMP只须简单地将目的、源地址互换，并更改一些标志即可，ICMP应答包能顺利发出，其他主机也就能成功Ping通这台机器了

二、扩展PING命令参数

Router#ping Protocol [ip]: Target IP address: 165.48.183.12 Repeat count [5]: 10 Datagram size [100]: 1600 Timeout in seconds [2]: Extended commands [n]: y Source address or interface: 165.48.48.3 Type of service [0]: Set DF bit in IP header? [no]: Data pattern [0xABCD]: Loose, Srict, Record, Timestamp, Verbose[none]: Sweep range of sizes [n]: Type escape sequence to abort. Sending 10, 1600-byte ICMP Echoes to 165.58.183.12, timeout is 2 seconds: !!!!!!!!!! Success rate is 100 percent (10/10), round-trip min/avg/max = 36/39/48 ms 首先我们讨论特权模式下的ping的各种可用属性。每种属性的缺省值在括号中显示。 Protocol 需要测试的协议。 Target address 测试的目标地址。 Repeat count 如果出现间歇性的失败或者响应时间过慢，ping重复的次数。 Datagram size 如果怀疑报文由于延迟过长或者分段失败而丢失，则可以提高报文的大小。例如，我们可以使用1600字节的报文来强制分段。 Timeout 如果怀疑超时是由于响应过慢而不是报文丢失，则可以提高该值。 Extended commands 回答确定以获得扩展属性。 Source address 必须是路由器接口的地址。 Type of service 根据RFC 791 TOS规定的属性，通常缺省值为0。 Set DF bit in IP header？通过设置DF位禁止分段，即使是报文超过了路由器定义的MTU也禁止分段。 Data pattern [0xABCD] 通过改变数据模式可以测试线路的噪声。 Loose，Strict，Record，Timestamp，Verbose[none] 这些都是IP报文头的属性。一般只使用Record属性和Verbose，其他属性很少被使用。Record可以用来记录报文每一跳的地址，Verbose属性给出每一个回应应答的响应时间。。 Sweep range of sizes [n] 该属性主要用于测试大报文被丢失、处理速度过慢或者分段失败等故障

Traceroute命令

Traceroute的工作原理：Traceroute最简单的基本用法是：traceroute hostname Traceroute程序的设计是利用ICMP及IP header的TTL（Time To Live）栏位（field）。首先，traceroute送出一个TTL是1的IP datagram（其实，每次送出的为3个40字节的包，包括源地址，目的地址和包发出的时间标签）到目的地，当路径上的第一个路由器（router）收到这个datagram时，它将TTL减1。此时，TTL变为0了，所以该路由器会将此datagram丢掉，并送回一个「ICMP time exceeded」消息（包括发IP包的源地址，IP包的所有内容及路由器的IP地址），traceroute 收到这个消息后，便知道这个路由器存在于这个路径上，接着traceroute 再送出另一个TTL是2 的datagram，发现第2 个路由器...... traceroute 每次将送出的datagram的TTL 加1来发现另一个路由器，这个重复的动作一直持续到某个datagram 抵达目的地。当datagram到达目的地后，该主机并不会送回ICMP time exceeded消息，因为它已是目的地了，那么traceroute如何得知目的地到达了呢？

Traceroute在送出UDP datagrams到目的地时，它所选择送达的port number 是一个一般应用程序都不会用的号码（30000 以上），所以当此UDP datagram 到达目的地后该主机会送回一个「ICMP port unreachable」的消息，而当traceroute 收到这个消息时，便知道目的地已经到达了。所以traceroute 在Server端也是没有所谓的Daemon 程式。

Traceroute提取发 ICMP TTL到期消息设备的IP地址并作域名解析。每次，Traceroute都打印出一系列数据,包括所经过的路由设备的域名及 IP地址,三个包每次来回所花时间。

Traceroute face="宋体" 有一个固定的时间等待响应(ICMP TTL到期消息)。如果这个时间过了，它将打印出一系列的*号表明：在这个路径上，这个设备不能在给定的时间内发出ICMP TTL到期消息的响应。然后，Traceroute给TTL记数器加1，继续进行

traceroute命令那里可以用于 ping 验证设备的之间连通性，可以用于traceroute命令发现路径信息包开始对路由在哪里划分的远端目的地，并且。

目的在 traceroute 命令之后将记录每个ICMP "时间超出的"消息的来源提供信息包开始到达目的地路径的跟踪。

执行traceroute命令的设备派出用户数据协议顺序 (UDP)数据包，其中每一带有增加存活时间(TTL)值，到一个无效的端口地址(默认值33434)在远端主机。

首先，三个数据包被发送，其中每一与TTL域值设定到1。当在路径，击中第一个路由器TTL值为1导致数据包对" 超时"; 此路由器然后回应与表明的ICMP "时间超出的"消息数据包到期了。

其次，三更多UDP 信息被发送，其中每一带有设置的TTL值到2。这在路径导致第二个路由器对目的地对回归ICMP "时间超出的"消息。

此进程继续直到信息包到达目的地并且直到产生追踪途径的系统在路径从每个路由器收到了ICMP "时间超出的"消息对目的地。因为这些数据包设法访问一个无效的端口(默认值33434)在目的地主机，主机回应与ICMP "表示一个不可达的端口的端口不可得到的" 消息。此事件信号追踪路由程序完成。

下面的表列出 traceroute命令字段说明。字段说明协议[ ip ]：提示对于一个支持的协议。输入AppleTalk、clns、ip、Novell、阿波罗、vines、decnet或者xns.默认值： ip. 瞄准 IP addres 您必须输入主机名或IP地址。没有默认值。源地址：使用的路由器的接口或IP地址作为源地址为探测。路由器正常选择出局接口的IP地址使用。数字显示[ n ]：默认值是有一个符号和数字显示; 然而，您能抑制符号显示。超时以秒钟[ 3 ] ：等待对探针信息包的一种回应的秒钟的数量。默认值是3秒。探测计数[ 3 ]：将被发送的探测的数量在每个TTL级别。默认计数是3。最低的存活时间[ 1 ]：第一次探测的TTL值。默认值是1 ，但可以设置为一个高价值抑制已知跳跃显示。最大存活时间[ 30 ]：能使用的最大的TTL值。默认值是30。 traceroute命令终止当目的地到达时或当此值达到时。端口号 [ 33434 ]： UDP探测消息使用的目的地端口。默认值是33434。松散，严格，记录，时间戳，Verbose[none ]： IP头选项。您能指定所有组合。 traceroute命令发出提示对于要求的字段。注意 traceroute命令在每次探测将安置请求的选项 ; 然而，没有保证所有路由器(或端节点)将处理选项

//这此不用记，也没有多大意义。主要是应用

三、监视和测试配置

1。R1#ping Protocol [ip]: Target IP address: 12.1.1.2Repeat count [5]: Datagram size [100]: 3000Timeout in seconds [2]: Extended commands [n]: Sweep range of sizes [n]: Type escape sequence to abort.Sending 5, 3000-byte ICMP Echos to 12.1.1.2, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 100/128/192 ms

查看R2收送包的记录R2#clea counters s1/0Clear "show interface" counters on this interface [confirmR2#sh int s1/0 TSerial1/0 is up, line protocol is up Hardware is M4T Internet address is 12.1.1.2/24 MTU 1500 bytes, BW 1544 Kbit, DLY 20000 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation HDLC, crc 16, loopback not set Keepalive set (10 sec) Restart-Delay is 0 secs Last input 00:00:00, output 00:00:01, output hang never Last clearing of "show interface" counters 00:00:01 Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0 Queueing strategy: weighted fair Output queue: 0/1000/64/0 (size/max total/threshold/drops) Conversations 0/1/256 (active/max active/max total) Reserved Conversations 0/0 (allocated/max allocated) Available Bandwidth 1158 kilobits/sec

Conversations 0/1/256 (active/max active/max total) Reserved Conversations 0/0 (allocated/max allocated) Available Bandwidth 1158 kilobits/sec 5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 16 packets input, 15284 bytes, 0 no buffer Received 1 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort 16 packets output, 15284 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out 0 carrier transitions DCD=up DSR=up DTR=up RTS=up CTS=up

//收到的16个包，我们都知道一个IP数据包是1500字节。而我们发送是的3000字节，1500字节中数据大小是46--1500，1500还要加上IP包头开销。所以要分成三个包发送。

R2#sh int s1/0 Serial1/0 is up, line protocol is up 省略…… 1 packets input, 24 bytes, 0 no buffer Received 1 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort 1 packets output, 24 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out 0 carrier transitions DCD=up DSR=up DTR=up RTS=up CTS=up

//每秒会发送一个24字节的数据包，我查了一下。IPV4占包头占24个字节。引用*（TCP报头是一个20字节长的段，在带有选项的时候可以达到24字节）

R1#pingProtocol [ip]: Target IP address: 3.3.3.3Repeat count [5]: 3Datagram size [100]: Timeout in seconds [2]: Extended commands [n]: ySource address or interface: 1.1.1.1Type of service [0]: Set DF bit in IP header? [no]: Validate reply data? [no]: Data pattern [0xABCD]: Loose, Strict, Record, Timestamp, Verbose[none]: reNumber of hops [ 9 ]: Loose, Strict, Record, Timestamp, Verbose[RV]: Sweep range of sizes [n]: Type escape sequence to abort.Sending 3, 100-byte ICMP Echos to 3.3.3.3, timeout is 2 seconds:Packet sent with a source address of 1.1.1.1 Packet has IP options: Total option bytes= 39, padded length=40Record route: <*> (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0)

Reply to request 0 (300 ms). Received packet has optionsTotal option bytes= 40, padded length=40Record route: (12.1.1.1) (23.1.1.2) (3.3.3.3) (23.1.1.3) (12.1.1.2) (1.1.1.1) <*> (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0)End of list

Reply to request 1 (232 ms). Received packet has optionsTotal option bytes= 40, padded length=40Record route: (12.1.1.1) (23.1.1.2) (3.3.3.3) (23.1.1.3) (12.1.1.2) (1.1.1.1) <*> (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0)End of list

Reply to request 2 (228 ms). Received packet has optionsTotal option bytes= 40, padded length=40Record route: (12.1.1.1) (23.1.1.2) (3.3.3.3) (23.1.1.3) (12.1.1.2) (1.1.1.1) <*> (0.0.0.0) (0.0.0.0) (0.0.0.0)End of list

Success rate is 100 percent (3/3), round-trip min/avg/max = 228/253/300 ms//从上面输入可以看出PING记录是路由器出口的IP地址R3#traceroute 1.1.1.1

Type escape sequence to abort.Tracing the route to 1.1.1.1

1 23.1.1.2 60 msec 132 msec 96 msec 2 12.1.1.1 168 msec 156 msec *

//而traceroute则是记录着路由器入口的IP地址

R1#debug ip paIP packet debugging is onR1#ping 3.3.3.3

Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 3.3.3.3, timeout is 2 seconds:!!!*Dec 24 01:49:42.387: IP: s=12.1.1.1 (local), d=224.0.0.5 (Serial1/0), len 80, sending broad/multicast*Dec 24 01:49:42.871: IP: tableid=0, s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), routed via FIB*Dec 24 01:49:42.875: IP: s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), len 100, sending*Dec 24 01:49:43.127: IP: tableid=0, s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), routed via RIB*Dec 24 01:49:43.127: IP: s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), len 100, rcvd 3*Dec 24 01:49:43.131: IP: tableid=0, s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), routed via FIB*Dec 24 01:49:43.135: IP: s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), len 100, sending*Dec 24 01:49:43.319: IP: tableid=0, s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), routed via RIB*Dec 24 01:49:43.319: IP: s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), len 100, rcvd 3*Dec 24 01:49:43.323: IP: tableid=0, s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), routed via FIB*Dec 24 01:49:43.327: IP: s=12.1.1.1 (local), d=3.!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 168/220/288 msR1#3.3.3 (Serial1/0), len 100, sending*Dec 24 01:49:43.487: IP: tableid=0, s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), routed via RIB*Dec 24 01:49:43.487: IP: s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), len 100, rcvd 3*Dec 24 01:49:43.491: IP: tableid=0, s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), routed via FIB*Dec 24 01:49:43.495: IP: s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), len 100, sending*Dec 24 01:49:43.679: IP: tableid=0, s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), routed via RIB*Dec 24 01:49:43.679: IP: s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), len 100, rcvd 3*Dec 24 01:49:43.683: IP: tableid=0, s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), routed via FIB*Dec 24 01:49:43.687: IP: s=12.1.1.1 (local), d=3.3.3.3 (Serial1/0), len 100, sending*Dec 24 01:49:43.967: IP: tableid=0, s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), routed via RIB*Dec 24 01:49:43.967: IP: s=3.3.3.3 (Serial1/0), d=12.1.1.1 (Serial1/0), len 100, rcvd 3

四、总结

ping 与 traceroute一般都用于连通性的试测，不过使用扩展ping和traceroute可以让我得到更多链路上的信息