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01 前言

不管你是敲代码的，搞运维的，玩管理项目的，就算你只是想在家上个网，你都可能会用到成哥总结的网络连通性工具。

成哥打算用上下两篇文章把下图总结的工具给大家讲透。

上篇给大家讲讲ICMP和TCP层面的网络连通性测试工具。

02 ICMP

ICMP（Internet Control Message Protocol）是IP层的一个组成部分，用于传递差错报文以及其它差错信息。说的简单点，ICMP协议就是用来确认网络是否正常，以及出现异常时进行问题诊断。

PING和traceroute是ICMP协议的经典实用场景。

ICMP报文格式很简单，ICMP所有报文的前4个字节都是一样的。格式如下图所示：

其中通过类型和代码字段数值组合，可以确认ICMP报文的类型，明确是查询报文还是差错报文。如果是差错报文，还能够进一步分析时何种原因导致的差错。

代码和类型的组合，如下图所示：

这里再提下，当发送一份ICMP差错报文时，报文始终包含IP的首部和产生ICMP差错报文的IP数据报的前8个字节（即能够包含TCP/UDP的源目端口号）。这样接收ICMP差错报文的模块就会把它与某个特定的协议联系起来。

03 PING

PING（Packet Internet Groper）是最常用的网络连通性情况探测工具。。

通过向对端主机发送ICMP ECHO请求消息（类型8，代码0）及接收对端主机发送过来的ICMP ECHO应答消息（类型0，代码0）来判断网络的可达性。

PING ECHO请求和应答的截图如下：

例如使用ping 8.8.8.8来探测源主机到目标地址的可达性情况。

可看到PING命令简单易用，PING默认发送四个数据包，每个数据包都有回显，能够看到包括时间、TTL等信息。截图如下：

除了直接PING地址外，PING还有一些常用的参数，如下：

（1）次数

ping –t x.x.x.x 一直PING下去

ping –n x.x.x.x PING具体的n次

（2）数据大小

ping –l x.x.x 设置每次PING包的数据大小

（3）PING域名

Ping baidu.com 可以直接ping域名

04 tracert/traceroute

tracert和traceroute都是路由跟踪的工具，用于确定IP数据包访问目标所经过的路径。

虽然两者的作用相同，但是两者的实现原理不同。

（1）tracert

tracert是windows系统上用于实现路由跟踪的工具。

实现方法是通过发送ICMP ECHO数据包来实现的，和PING工具的原理相同（用到ICMP报文的类型8和代码0、以及类型0和代码0）。

例如我们探测到8.8.8.8的路径。截图如下：

通过抓包可以看到，tracert工具通过发送ICMP ECHO数据包，并配合使用ICMP报文和IP首部中的TTL字段，来实现路径记录功能。

通过沿途每个处理数据报的网络设备都需要把TTL的值减1的原理。当网络设备收到一份IP数据报，如果其TTL字段是0或1，则网络设备不转发该数据报。相反，网络设备将该数据包丢弃，并给信源发送一份"ICMP超时"信息。发送ICMP超时的源地址即为该跳网络设备的IP地址。

（2）traceroute

traceroute是linux系统上用于实现路由跟踪的工具。

虽然tracerout也是通过沿途每个处理数据报的网络设备都需要把TTL的值减1的原理。但是它不是使用ICMP ECHO数据包来实现的。

Traceroute默认使用类型11和代码0的差错报文来实现的。过程如下：traceroute发送的UDP数据包给目的主机IP，和大数值的UDP端口号（一般大于30000，通常初始的端口为33434）,为了使目的主机的任何一个应用程序都不可能使用该端口。因为当该数据报到达时，目的主机的UDP模块会产生一份"端口不可达"错误的ICMP报文，即表示达到目的地。

同时需要注意，成哥刚说了traceroute默认使用的使用11和0的差错报文，并发送UDP消息。但是traceroute也可以使用ICMP ECHO数据包来探测路径，这就和tracert原理相同了。另外探测的协议也能从UDP修改为TCP。截图如下：

05 TCP会话的建立过程

TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着两个使用TCP的应用在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。

telnet和tcping/tcpping就是用到了TCP连接的建立过程来探测网络连通性的。

我们来看下TCP连接的建立过程，如下图所示：

（1）第一次握手

客户端执行主动打开（active open)连接，发送一个SYN段指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序号（ISN）。这个SYN段为报文段1。发送内容包括：SYN=1，Seq=J

（2）第二次握手

服务器端收到SYN，执行被动打开（passive open)连接，服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段，作为应答。同时，将确认序号(Ack)设置为客户的ISN加1以对客户的SYN报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。发送内容包括：SYN=1，ACK=1，Seq=K，Ack=J+1

（3）第三次握手

客户端收到服务器ACK回包后，首先进入ESTABLISHED状态，之后发送ACK给服务器，最后服务器也进入ESTABLISHED状态。发送内容包括：ACK=1，Seq=J+1，Ack=K+1

06 telnet

telnet是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式。

通过使用telnet工具来和目标主机建立TCP会话，即可验证目标主机的特定端口开放情况。

我们通过telnet baidu.com的TCP443端口，验证端口的开放情况，如下图所示：

07 tcping/tcpping

Tcping/tcpping命令的原理和telnet原理一样，都是通过和目标主机的特定端口建立TCP会话，来验证网络开放情况。

接来下详细介绍下windows平台中tcping的安装和使用。Linux平台的tcpping使用方法相同，不再赘述。

（1）下载tcping.exe工具

（2）存放tcping.exe工具

Tcping.exe是可执行文件，不用安装，直接运行。

这里成哥是放到了e盘下面，所以要切换到e盘来使用tcping的命令。

（3）使用示例

注意这里使用了-d ,-h ,-t三个参数，显示如下，能看到时间间隔，以及不停的探测。

我们通过抓包，来看看每一次探测的情况。

可以看到源主机和目标主机建立了TCP会话，之后又立刻进行了TCP会话释放。

常用的参数如下：

-t 不停的发送数据包。可通过Ctrl+C停止发包。

-n 5 一次发送 5 个数据包，默认一次发送4个 ： tecping -n 5 www.baidu.com 会tcping 百度5次，也可以跟其他数字。

-d 在每行前面显示详细日期时间。

-g 5 失败5次就放弃（注意默认是80端口，端口没开也算失败）

-h 以http 的模式工作，可以测试主机是否提供http服务

09 总结

本篇文章介绍了使用ICMP协议和TCP协议的网络连通性测试工具，这些工具都是我们工作和生活中最常用的网络探测工具，希望对大家有帮助。

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