計算機網(wǎng)絡(luò)課程中網(wǎng)絡(luò)測試命令的應(yīng)用

陳晶　張鯤

[摘 要]IP協(xié)議為運輸層提供無連接的、盡力而為的服務(wù)，卻不包括流量控制與差錯控制功能，因而傳輸錯誤在所難免；源主機無法得知數(shù)據(jù)報的傳輸質(zhì)量，因此需要提供某種機制來了解網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。利用ICMP（Internet控制消息協(xié)議）的相關(guān)命令可以進行網(wǎng)絡(luò)的基本配置、網(wǎng)絡(luò)連通性測試及基本網(wǎng)絡(luò)診斷，其中，PING命令在測試子劃分網(wǎng)連通性等實際問題中的應(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] TP393 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）05-0091-04

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

嚴重的攻擊不僅使網(wǎng)絡(luò)面臨無法工作甚至是癱瘓的風險，還會涉及個人信息、財產(chǎn)等安全，更有甚者會危及生命和國家利益的安全，所以人們對網(wǎng)絡(luò)安全的要求也越來越高。而計算機網(wǎng)絡(luò)是非常復雜的系統(tǒng)，不管是否遭受到外來的攻擊，即使是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或主機的軟硬件設(shè)置問題，都會引起網(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，這是一個復雜的難題。作為計算機網(wǎng)絡(luò)的初學者，要解決這樣的難題是不太現(xiàn)實的，況且聯(lián)網(wǎng)的計算機都會安裝殺毒軟件，這些殺毒軟件會攔截絕大部分的攻擊，所以初學者遇到網(wǎng)絡(luò)不能正常運行或鏈接不上網(wǎng)絡(luò)時，可通過ICMP方法進行測試診斷，盡可能地判斷故障的原因和位置?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)測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，使用起來簡單且操作方便，對于判斷網(wǎng)絡(luò)故障以及從事網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學工作均具有現(xiàn)實意義。作為計算機網(wǎng)絡(luò)課程的主教老師，以海南熱帶海洋學院計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室（6501）為實驗環(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)的標準協(xié)議，其主要任務(wù)和功能包括提高IP數(shù)據(jù)報交付成功的機會和允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關(guān)異常的報告。ICMP差錯報告采用路由器-源主機的模式，在遇到網(wǎng)絡(luò)故障時，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)掩碼和默認網(wǎng)關(guān)信息，可以通過這些信息來檢測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）是每個主機系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的環(huán)回測試地址，可通過PING 127.0.0.1來測試主機的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，是為了檢測硬件設(shè)備是否有問題，也可檢測本機與本地網(wǎng)絡(luò)連接是否正常。

（5）PING本地DNS，是為了檢測DNS是否存在故障。

（6）PING遠程IP地址，是為了檢測本網(wǎng)或本機與外部網(wǎng)絡(luò)的連接是否正常。

下面以實例介紹ICMP協(xié)議的一些命令的使用。

二、ICMP應(yīng)用舉例

實驗環(huán)境：以海南熱帶海洋學院計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室6501為例，安裝了Windows XP/Windows 7操作系統(tǒng)的計算機，為本地局域網(wǎng)環(huán)境（交換機、多根直通線）。實驗通過分組實現(xiàn)，每個圓桌共有六臺電腦和與之匹配的小組控制機柜，每臺電腦都配有實驗網(wǎng)卡和管理網(wǎng)卡兩張網(wǎng)卡，通過實驗網(wǎng)卡與小組控制機柜連接，通過管理網(wǎng)卡與核心控制機柜連接。具體的實現(xiàn)環(huán)境如圖1、圖2所示。

實驗要求：按照分好的6個組，每個組的學生坐在一起。組內(nèi)再分每三個學生作為一小組，實驗前分配好各自的實驗任務(wù)，為避免實驗出現(xiàn)混亂，三個學生需要規(guī)劃好使用的主機的順序，即A、B、C三臺主機確定，再規(guī)劃好IP配置（使用192.168.0.0/24這段私有IP地址），然后將實驗網(wǎng)卡的IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)等參數(shù)記錄并保留起來，實驗完成后再恢復。

三、實驗內(nèi)容

在實驗前，已檢測局域網(wǎng)的環(huán)境，確保TCP/IP配置正確，確保實驗?zāi)苷Ｍ瓿伞?/p>

首先禁用管理網(wǎng)卡，防止在做第二個實驗時，位于不同子網(wǎng)情況下兩臺主機通過管理網(wǎng)卡連接到核心控制機柜而檢測出連通情況，從而得出錯誤的實驗結(jié)論。配置實驗網(wǎng)卡的TCP/IP屬性（包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS）；每臺主機都要PING 127.0.0.1，PING 本機IP地址，PING 鄰機IP地址，注意觀察實際情況并記錄；分別將相鄰的2臺PC機分別設(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命令進行測試，注意觀察并記錄，最后進行實驗結(jié)果的分析。

1.先驗證A、B兩臺主機位于相同子網(wǎng)時的連通情況。

配置主機A、主機B、主機C的實驗網(wǎng)卡的IP地址、子網(wǎng)掩碼等參數(shù)，使A主機、B主機、C主機在相同子網(wǎng)下，此時A主機的IP地址配置為192.168.7.37，B主機的IP地址配置為192.168.7.17，C主機的IP地址配置為192.168.7.7。

每臺主機分別使用PING命令PING本機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主機上通過PING命令檢測到的情況如圖3所示，其余的PC機與其同理可得。

在主機A和主機B上分別通過PING命令檢測到對方的連通情況，這里只給出在A主機上通過PING命令檢測到與B主機的連通情況，如圖4所示，發(fā)送4個數(shù)據(jù)包，接收4個數(shù)據(jù)包，丟包率為0，由此可見A主機與B主機是連通的，可以進行正常的通信，在B主機上通過PING命令檢測到與A機的連通情況與其同理可得。

2.然后測試A主機和B主機在不同子網(wǎng)的環(huán)境下的連通情況。

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

3.測試A主機與B主機是同一個IP地址即IP地址沖突情況下，如何判斷這個相同IP地址的歸屬情況。

修改相鄰兩臺計算機A、B的IP，其中B主機的IP地址設(shè)置為A主機的IP地址，即讓A主機與B主機的IP地址發(fā)生沖突，觀察并記錄A主機、B主機上的錯誤消息報告情況；進入DOS命令窗口，在另外一臺計算機C（IP地址與主機A/B不同）上向該IP地址發(fā)PING命令檢測報文（PING IP -n 10），觀察PING檢測報文的返回情況，在C主機上用“nbtstat –A命令”查看此時該IP地址對應(yīng)的主機名稱是計算機A還是計算機B。用于顯示本地計算機和遠程計算機的基于 TCP/IP（NetBT） 協(xié)議的 NetBIOS 統(tǒng)計資料、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B與主機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A的桌面上點擊“我的電腦”-“屬性”，可以查看主機A的名稱“NETUSER22”，與上述實驗結(jié)果一致，由此可判斷此IP地址是主機A的。

四、實驗結(jié)果分析

1.當兩主機A與B屬于相同子網(wǎng)時，無論是A主機PINGB主機的IP地址還是B主機PINGA主機的IP地址，結(jié)果都是連通的；當兩主機A與B屬于不同子網(wǎng)時，無論是A機PINGB主機的IP地址還是B主機PINGA主機的IP地址，結(jié)果都是PING不同的。這驗證了在同一子網(wǎng)內(nèi)的各主機間可以相互通信，不同子網(wǎng)內(nèi)的各主機間不同通信的原理，即劃分了子網(wǎng)。劃分子網(wǎng)限制了接收廣播信息的計算機數(shù)量，對“網(wǎng)絡(luò)風暴”引起的計算機網(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幀的標識，節(jié)省了一定的資源開銷。

2.當A、B兩主機中其中一臺計算機B主機修改為另一臺計算機A主機的IP地址，造成IP地址沖突，在相同子網(wǎng)的第三臺計算機C主機上可以查看該IP地址是屬于最初分配到該IP地址的那臺計算機A主機的。這是判斷主機是否遭受ARP病毒攻擊還是簡單的地址沖突的最為簡單實用的方法。若只是簡單的IP地址沖突，修改主機B的TP地址即可；若是遭受ARP病毒攻擊，可繼續(xù)監(jiān)測攻擊的源頭，并采取對應(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ICMP報文，回復請求消息給目的主機并報告是否收到所希望的ICMP echo （ICMP回復應(yīng)答）。它對一個網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送測試數(shù)據(jù)包，看該網(wǎng)絡(luò)地址是否有響應(yīng)并統(tǒng)計響應(yīng)時間，以此測試網(wǎng)絡(luò)。PING和ICMP報文的關(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報文就是一個“錯誤偵測與回報機制”，其目的是讓網(wǎng)絡(luò)使用者及管理者能夠檢測網(wǎng)路的連線狀況，確保連線的準確性，主要有偵測通信的目的主機是否存在、建立及維護路由資料以及ICMP重定向、流量控制等功能；ICMP報文主要是通過不同的Type與Code讓機器識別不同的連線狀況來進行溝通的。ICMP 是個非常有用的協(xié)議﹐尤其是當我們要對網(wǎng)路連接狀況進行判斷的時候，所以對于網(wǎng)絡(luò)安全具有極其重要的意義。但它本身的特點決定了它極易被用于攻擊網(wǎng)絡(luò)上的路由器和主機。雖然ICMP協(xié)議給黑客以可乘之機，但是對于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)管理員對網(wǎng)絡(luò)進行管理時要做到未雨綢繆，技術(shù)精益求精。

五、結(jié)論

迅速發(fā)展的計算機網(wǎng)絡(luò)是一把雙刃劍，人們辦公、學習都依賴網(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院計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室為實驗環(huán)境，向初學計算機網(wǎng)絡(luò)的學生介紹了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，驗證了PING等命令的使用。計算機網(wǎng)絡(luò)等計算機主干課程因其課程本身具有知識面廣、綜合知識集成度高等特點，成為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的有效知識載體。但計算機網(wǎng)絡(luò)理論內(nèi)容較抽象且復雜難懂，通過將理論和實踐相結(jié)合的實驗教學培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力，可以促進學生學習的動力，也加深了學生對PING命令使用的理解，更有效地促進了教學效果。

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[責任編輯：鐘 嵐]