陳晶　張?chǎng)H

[摘 要]IP協(xié)議為運(yùn)輸層提供無連接的、盡力而為的服務(wù)，卻不包括流量控制與差錯(cuò)控制功能，因而傳輸錯(cuò)誤在所難免；源主機(jī)無法得知數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸質(zhì)量，因此需要提供某種機(jī)制來了解網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。利用ICMP（Internet控制消息協(xié)議）的相關(guān)命令可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的基本配置、網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試及基本網(wǎng)絡(luò)診斷，其中，PING命令在測(cè)試子劃分網(wǎng)連通性等實(shí)際問題中的應(yīng)用尤為重要。

[關(guān)鍵詞]控制消息協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)命令；連通性；子網(wǎng)

[中圖分類號(hào)] TP393 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2019）05-0091-04

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，網(wǎng)絡(luò)在日常工作和社會(huì)生活的方方面面中都起著至關(guān)重要的作用，全民進(jìn)入了信息化時(shí)代。在享用網(wǎng)絡(luò)帶來的便利的同時(shí)，不法分子也在尋找網(wǎng)絡(luò)存在的漏洞，竊取一些重要或機(jī)密的信息，這對(duì)用戶來說，存在一定程度上的安全隱患，更有甚者造成了其經(jīng)濟(jì)上的損失。因此，加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問題的研究十分重要。

嚴(yán)重的攻擊不僅使網(wǎng)絡(luò)面臨無法工作甚至是癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)涉及個(gè)人信息、財(cái)產(chǎn)等安全，更有甚者會(huì)危及生命和國(guó)家利益的安全，所以人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的要求也越來越高。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，不管是否遭受到外來的攻擊，即使是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或主機(jī)的軟硬件設(shè)置問題，都會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常。網(wǎng)絡(luò)受到的攻擊是層出不窮的，不同的攻擊有不同的處理方法，需要具體問題具體分析，這是一個(gè)復(fù)雜的難題。作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的初學(xué)者，要解決這樣的難題是不太現(xiàn)實(shí)的，況且聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都會(huì)安裝殺毒軟件，這些殺毒軟件會(huì)攔截絕大部分的攻擊，所以初學(xué)者遇到網(wǎng)絡(luò)不能正常運(yùn)行或鏈接不上網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可通過ICMP方法進(jìn)行測(cè)試診斷，盡可能地判斷故障的原因和位置。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試命令很多也較全面，功能也很完善，由于是操作系統(tǒng)自帶的命令，使用起來簡(jiǎn)單且操作方便，對(duì)于判斷網(wǎng)絡(luò)故障以及從事網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)工作均具有現(xiàn)實(shí)意義。作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的主教老師，以海南熱帶海洋學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室（6501）為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，介紹基于ICMP的相關(guān)命令PING命令的使用。

一、ICMP概述

ICMP是因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，其主要任務(wù)和功能包括提高IP數(shù)據(jù)報(bào)交付成功的機(jī)會(huì)和允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常的報(bào)告。ICMP差錯(cuò)報(bào)告采用路由器-源主機(jī)的模式，在遇到網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，可以用ICMP協(xié)議中的PING（因特網(wǎng)包探索器）命令來大致檢查故障出現(xiàn)的范圍，一般步驟如下：

（1）使用Ipconfig/all觀測(cè)本地網(wǎng)絡(luò)設(shè)置是否正確，主要顯示接口的IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)信息，可以通過這些信息來檢測(cè)TCP/IP設(shè)置是否正確。

（2）PING 127.0.0.1，PING 回送地址，是為了檢查本地的TCP/IP設(shè)置情況，如果暢通表明TCP/IP的設(shè)置正確。（127.0.0.1）是每個(gè)主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的環(huán)回測(cè)試地址，可通過PING 127.0.0.1來測(cè)試主機(jī)的TCP/IP是否正確安裝和配置正確。

（3）PING本地IP地址，是為了檢測(cè)本地的IP地址設(shè)置情況。

（4）PING本網(wǎng)段的網(wǎng)關(guān)或本網(wǎng)段的IP地址，是為了檢測(cè)硬件設(shè)備是否有問題，也可檢測(cè)本機(jī)與本地網(wǎng)絡(luò)連接是否正常。

（5）PING本地DNS，是為了檢測(cè)DNS是否存在故障。

（6）PING遠(yuǎn)程IP地址，是為了檢測(cè)本網(wǎng)或本機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接是否正常。

下面以實(shí)例介紹ICMP協(xié)議的一些命令的使用。

二、ICMP應(yīng)用舉例

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：以海南熱帶海洋學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室6501為例，安裝了Windows XP/Windows 7操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，為本地局域網(wǎng)環(huán)境（交換機(jī)、多根直通線）。實(shí)驗(yàn)通過分組實(shí)現(xiàn)，每個(gè)圓桌共有六臺(tái)電腦和與之匹配的小組控制機(jī)柜，每臺(tái)電腦都配有實(shí)驗(yàn)網(wǎng)卡和管理網(wǎng)卡兩張網(wǎng)卡，通過實(shí)驗(yàn)網(wǎng)卡與小組控制機(jī)柜連接，通過管理網(wǎng)卡與核心控制機(jī)柜連接。具體的實(shí)現(xiàn)環(huán)境如圖1、圖2所示。

實(shí)驗(yàn)要求：按照分好的6個(gè)組，每個(gè)組的學(xué)生坐在一起。組內(nèi)再分每三個(gè)學(xué)生作為一小組，實(shí)驗(yàn)前分配好各自的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，為避免實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)混亂，三個(gè)學(xué)生需要規(guī)劃好使用的主機(jī)的順序，即A、B、C三臺(tái)主機(jī)確定，再規(guī)劃好IP配置（使用192.168.0.0/24這段私有IP地址），然后將實(shí)驗(yàn)網(wǎng)卡的IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等參數(shù)記錄并保留起來，實(shí)驗(yàn)完成后再恢復(fù)。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)前，已檢測(cè)局域網(wǎng)的環(huán)境，確保TCP/IP配置正確，確保實(shí)驗(yàn)?zāi)苷Ｍ瓿伞?/p>

首先禁用管理網(wǎng)卡，防止在做第二個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，位于不同子網(wǎng)情況下兩臺(tái)主機(jī)通過管理網(wǎng)卡連接到核心控制機(jī)柜而檢測(cè)出連通情況，從而得出錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。配置實(shí)驗(yàn)網(wǎng)卡的TCP/IP屬性（包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS）；每臺(tái)主機(jī)都要PING 127.0.0.1，PING 本機(jī)IP地址，PING 鄰機(jī)IP地址，注意觀察實(shí)際情況并記錄；分別將相鄰的2臺(tái)PC機(jī)分別設(shè)置為同一子網(wǎng)、不同子網(wǎng)和相同的IP地址三種情況，再用PING命令進(jìn)行測(cè)試，注意觀察并記錄，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。

1.先驗(yàn)證A、B兩臺(tái)主機(jī)位于相同子網(wǎng)時(shí)的連通情況。

配置主機(jī)A、主機(jī)B、主機(jī)C的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)卡的IP地址、子網(wǎng)掩碼等參數(shù)，使A主機(jī)、B主機(jī)、C主機(jī)在相同子網(wǎng)下，此時(shí)A主機(jī)的IP地址配置為192.168.7.37，B主機(jī)的IP地址配置為192.168.7.17，C主機(jī)的IP地址配置為192.168.7.7。

每臺(tái)主機(jī)分別使用PING命令PING本機(jī)IP地址，并記錄情況，正常情況下都是通暢的。這里只給出在A主機(jī)上通過PING命令檢測(cè)到的情況如圖3所示，其余的PC機(jī)與其同理可得。

在主機(jī)A和主機(jī)B上分別通過PING命令檢測(cè)到對(duì)方的連通情況，這里只給出在A主機(jī)上通過PING命令檢測(cè)到與B主機(jī)的連通情況，如圖4所示，發(fā)送4個(gè)數(shù)據(jù)包，接收4個(gè)數(shù)據(jù)包，丟包率為0，由此可見A主機(jī)與B主機(jī)是連通的，可以進(jìn)行正常的通信，在B主機(jī)上通過PING命令檢測(cè)到與A機(jī)的連通情況與其同理可得。

2.然后測(cè)試A主機(jī)和B主機(jī)在不同子網(wǎng)的環(huán)境下的連通情況。

修改 B主機(jī)的IP地址和子網(wǎng)掩碼，使之與A主機(jī)不在同一子網(wǎng)上，再次在A主機(jī)和B主機(jī)上分別通過PING命令檢測(cè)到對(duì)方的連通情況，此時(shí)B主機(jī)IP地址為192.168.8.17，結(jié)束后將B主機(jī)IP地址改為初值即192.168.7.17，這里還是只給出在A主機(jī)上通過PING命令檢測(cè)到與B主機(jī)的連通情況，如圖5所示，發(fā)送4個(gè)數(shù)據(jù)包，接收到0個(gè)數(shù)據(jù)包，丟包率為100%，主機(jī)A和主機(jī)B是不連通的，不能進(jìn)行正常的通信。在B主機(jī)上通過PING命令檢測(cè)到與A主機(jī)的連通情況與其同理可得。

3.測(cè)試A主機(jī)與B主機(jī)是同一個(gè)IP地址即IP地址沖突情況下，如何判斷這個(gè)相同IP地址的歸屬情況。

修改相鄰兩臺(tái)計(jì)算機(jī)A、B的IP，其中B主機(jī)的IP地址設(shè)置為A主機(jī)的IP地址，即讓A主機(jī)與B主機(jī)的IP地址發(fā)生沖突，觀察并記錄A主機(jī)、B主機(jī)上的錯(cuò)誤消息報(bào)告情況；進(jìn)入DOS命令窗口，在另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)C（IP地址與主機(jī)A/B不同）上向該IP地址發(fā)PING命令檢測(cè)報(bào)文（PING IP -n 10），觀察PING檢測(cè)報(bào)文的返回情況，在C主機(jī)上用“nbtstat –A命令”查看此時(shí)該IP地址對(duì)應(yīng)的主機(jī)名稱是計(jì)算機(jī)A還是計(jì)算機(jī)B。用于顯示本地計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的基于 TCP/IP（NetBT） 協(xié)議的 NetBIOS 統(tǒng)計(jì)資料、NetBIOS名稱表和NetBIOS名稱緩存。NBTSTAT可以刷新NetBIOS名稱緩存和注冊(cè)的 Windows Internet 名稱服務(wù)（WINS） 名稱。使用不帶參數(shù)的NBTSTAT顯示幫助，如圖6所示（讓主機(jī)B與主機(jī)A的IP地址發(fā)生沖突步驟與此相同，同理可得，這里不再給出）。

在主機(jī)A的桌面上點(diǎn)擊“我的電腦”-“屬性”，可以查看主機(jī)A的名稱“NETUSER22”，與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，由此可判斷此IP地址是主機(jī)A的。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

1.當(dāng)兩主機(jī)A與B屬于相同子網(wǎng)時(shí)，無論是A主機(jī)PINGB主機(jī)的IP地址還是B主機(jī)PINGA主機(jī)的IP地址，結(jié)果都是連通的；當(dāng)兩主機(jī)A與B屬于不同子網(wǎng)時(shí)，無論是A機(jī)PINGB主機(jī)的IP地址還是B主機(jī)PINGA主機(jī)的IP地址，結(jié)果都是PING不同的。這驗(yàn)證了在同一子網(wǎng)內(nèi)的各主機(jī)間可以相互通信，不同子網(wǎng)內(nèi)的各主機(jī)間不同通信的原理，即劃分了子網(wǎng)。劃分子網(wǎng)限制了接收廣播信息的計(jì)算機(jī)數(shù)量，對(duì)“網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴”引起的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能惡化具有隔絕作用。這種作用等同于劃分VLAN，卻不需要額外的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和VLAN幀的標(biāo)識(shí)，節(jié)省了一定的資源開銷。

2.當(dāng)A、B兩主機(jī)中其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)B主機(jī)修改為另一臺(tái)計(jì)算機(jī)A主機(jī)的IP地址，造成IP地址沖突，在相同子網(wǎng)的第三臺(tái)計(jì)算機(jī)C主機(jī)上可以查看該IP地址是屬于最初分配到該IP地址的那臺(tái)計(jì)算機(jī)A主機(jī)的。這是判斷主機(jī)是否遭受ARP病毒攻擊還是簡(jiǎn)單的地址沖突的最為簡(jiǎn)單實(shí)用的方法。若只是簡(jiǎn)單的IP地址沖突，修改主機(jī)B的TP地址即可；若是遭受ARP病毒攻擊，可繼續(xù)監(jiān)測(cè)攻擊的源頭，并采取對(duì)應(yīng)的ARP攻擊的安全策略。

3.PING（Packet Internet Groper）命令即因特網(wǎng)包探索器，主要用來測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是否通暢或者網(wǎng)絡(luò)連接速度的命令。PING命令通過發(fā)送一個(gè)ICMP報(bào)文，回復(fù)請(qǐng)求消息給目的主機(jī)并報(bào)告是否收到所希望的ICMP echo （ICMP回復(fù)應(yīng)答）。它對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)包，看該網(wǎng)絡(luò)地址是否有響應(yīng)并統(tǒng)計(jì)響應(yīng)時(shí)間，以此測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。PING和ICMP報(bào)文的關(guān)系如下：PING命令發(fā)送數(shù)據(jù)使用的是ICMP協(xié)議。從專業(yè)技術(shù)角度來說，ICMP報(bào)文就是一個(gè)“錯(cuò)誤偵測(cè)與回報(bào)機(jī)制”，其目的是讓網(wǎng)絡(luò)使用者及管理者能夠檢測(cè)網(wǎng)路的連線狀況，確保連線的準(zhǔn)確性，主要有偵測(cè)通信的目的主機(jī)是否存在、建立及維護(hù)路由資料以及ICMP重定向、流量控制等功能；ICMP報(bào)文主要是通過不同的Type與Code讓機(jī)器識(shí)別不同的連線狀況來進(jìn)行溝通的。ICMP 是個(gè)非常有用的協(xié)議﹐尤其是當(dāng)我們要對(duì)網(wǎng)路連接狀況進(jìn)行判斷的時(shí)候，所以對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全具有極其重要的意義。但它本身的特點(diǎn)決定了它極易被用于攻擊網(wǎng)絡(luò)上的路由器和主機(jī)。雖然ICMP協(xié)議給黑客以可乘之機(jī)，但是對(duì)于ICMP攻擊也并非束手無策，只要在日常網(wǎng)絡(luò)管理中提前做好預(yù)防準(zhǔn)備，就可以有效地避免因遭受ICMP攻擊造成的損失，這就要求網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理時(shí)要做到未雨綢繆，技術(shù)精益求精。

五、結(jié)論

迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一把雙刃劍，人們辦公、學(xué)習(xí)都依賴網(wǎng)絡(luò)，只有保證用戶的網(wǎng)絡(luò)安全，才能真正享受網(wǎng)絡(luò)帶給我們的便利。本文以海南熱帶海洋學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，向初學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)生介紹了ICMP的功能及一些常用命令的使用及其在網(wǎng)絡(luò)診斷中起到的重要作用，驗(yàn)證了PING等命令的使用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算機(jī)主干課程因其課程本身具有知識(shí)面廣、綜合知識(shí)集成度高等特點(diǎn)，成為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的有效知識(shí)載體。但計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論內(nèi)容較抽象且復(fù)雜難懂，通過將理論和實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，也加深了學(xué)生對(duì)PING命令使用的理解，更有效地促進(jìn)了教學(xué)效果。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]