Пінг-це утиліта, яка всім відома і широко використовується для перевірки доступності вузлів мережі. Але мало хто замислюється про те, на якому рівні працює пінг і які принципи лежать в його основі. Даний матеріал присвячений дослідженню принципів роботи цієї корисної утиліти.
Основне завдання пінгу-визначити, наскільки швидко дані досягають певного вузла і назад. Для цього пінг використовує протокол ICMP (Internet Control Message Protocol), який є одним з ключових протоколів на мережевому рівні. ICMP дозволяє передавати контрольні повідомлення та помилки в мережу.
Цікаво відзначити, що пінг працює на рівні мережі. Це означає, що він контролює тільки доступність вузлів і швидкість обміну даними в мережі, а не на рівні Програми або транспорту. Дана особливість дозволяє нам більш ефективно використовувати пінг для діагностики мережевих проблем і оптимізації роботи мереж.
Рівень мережевого доступу
Коли команда пінг виконується, вона формує ICMP-пакет, який містить пінг-запит і відправляє його на певну IP-адресу. На рівні мережевого доступу пакет розбивається на фрейми, що оформляються відповідно до протоколу передачі даних. Потім кадри передаються через мережеве середовище за допомогою фізичного перекладу, такого як мідні або оптичні кабелі або бездротові хвилі.
На рівні мережевого доступу пінг не має можливості контролювати маршрутизацію даних або визначити, чи досяг Ехо-запит свого призначення. Його основне завдання-забезпечити передачу даних по фізичній мережевому середовищі без помилок і втрат.
При отриманні Ехо-запиту вузол на рівні мережевого доступу формує ICMP-пакет з Ехо-відповіддю і відправляє його назад вихідному вузлу. Якщо ICMP-пакет з Ехо-відповіддю успішно досягає вихідного вузла, пінг вважається успішним, а час затримки між відправкою Ехо-запиту і отриманням Ехо-відповіді розраховується і відображається.
Рівень Інтернет-протоколу
На рівні Інтернет-протоколу дані розбиваються на пакети, які містять інформацію про адресу відправника і одержувача, а також самі дані, які необхідно передати. Пакети передаються з використанням IP-адрес і маршрутизуються через різні мережеві вузли (роутери), поки не досягнуть призначеного адресата.
При відправці пакета ICMP Echo Request, комп'ютер відправника створює пакет з певними полями, включаючи поле "тип пакета" (тип 8 для пакета Echo Request) і поле "Ідентифікатор" (унікальний ідентифікатор пакета). Потім він надсилає цей пакет на адресу призначення.
Коли комп'ютер-одержувач отримує пакет ICMP Echo Request, він створює пакет ICMP Echo Reply і відправляє його назад на адресу відправника. Пакет ICMP Echo Reply містить той самий ідентифікатор, що і пакет ICMP Echo Request, щоб відправник міг зіставити Reply з Request. Після отримання пакета ICMP Echo Reply, відправник аналізує його і визначає час, що минув від відправки Request до отримання Reply - це і є час пінгу.
Рівень Інтернет-протоколу також відповідає за розділення даних на пакети, виявлення помилок у передачі даних, їх фрагментацію та збірку на протилежній стороні. Він забезпечує надійну доставку пакетів даних в мережі і дозволяє різним пристроям і комп'ютерам взаємодіяти один з одним, обмінюючись даними.
| Переваги рівня Інтернет-протоколу: | Недоліки рівня Інтернет-протоколу: |
|---|---|
| Забезпечує надійну доставку даних | Може виникати втрата пакетів в мережі |
| Поділ даних на пакети | Можливість фрагментації даних |
| Маршрутизація пакетів через мережу | Можливість виникнення помилок при передачі даних |
Рівень транспортного протоколу
Пінг працює на рівні транспортного протоколу, який відповідає за встановлення та підтримку зв'язку між двома вузлами в мережі. Цей рівень забезпечує надійну і безпомилкову передачу даних.
Пінг використовує протокол ICMP (Internet Control Message Protocol), який входить в стек протоколів TCP/IP. ICMP дозволяє надсилати повідомлення про стан мережі та отримувати відповіді від віддалених хостів.
Транспортний протокол має два види: TCP (Transmission Control Protocol) і UDP (User Datagram Protocol). Пінг використовує UDP для надсилання пінг-запитів на віддалений хост.
Принцип роботи ICMP в пінг полягає в тому, що комп'ютер відправляє Ехо-запит на віддалений хост, а той, в свою чергу, повинен відправити назад Ехо-відповідь. Після закінчення певного часу, комп'ютер реєструє затримку між відправкою запиту і отриманням відповіді, що і визначає ping (затримку) до віддаленого хоста.
На рівні транспортного протоколу пінг виконує завдання перевірки з'єднання з віддаленим хостом, визначення часу затримки і втрати пакетів при обміні даними. Він є невід'ємною частиною інструментарію адміністраторів мережі для діагностики проблем і збоїв в мережі.
Рівень прикладного протоколу
На рівні прикладного протоколу пінг використовує протокол ICMP (Internet Control Message Protocol). ICMP дозволяє надсилати повідомлення про помилки та інформаційні повідомлення про стан мережі.
Для відправки пакетів даних використовується команда ping, яка створює ICMP-пакет з певними даними і відправляє його на певну IP-адресу в мережі.
При отриманні ICMP-пакета адресат обробляє його і відправляє відповідне повідомлення з інформацією про стан мережі назад відправнику. Таким чином, пінг дозволяє оцінити час, необхідний для відправки та отримання пакету даних між двома вузлами мережі і перевірити доступність вузла.
Прикладний рівень також контролює цілісність даних, ідентифікує помилки та виконує інші функції, необхідні для обміну інформацією між вузлами мережі.
При використанні пінгу на рівні прикладного протоколу необхідно враховувати, що деякі вузли мережі можуть блокувати ICMP-трафік для безпеки або через обмеження налаштувань.