Ping (Datenübertragung)

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ping ist ein Computerprogramm, mit dem überprüft werden kann, ob ein bestimmter Host in einem IP-Netzwerk erreichbar ist und welche Antwortzeit er besitzt. Entwickelt wurde Ping ursprünglich Ende 1983 von Mike Muuss und erschien zum ersten Mal in 4.3BSD.

[Bearbeiten] Funktionsweise

Ping (in Anlehnung an das Geräusch eines Sonars) sendet ein ICMP-Echo-Request-Paket an die Zieladresse des zu überprüfenden Hosts. Der Empfänger muss, sofern er das Protokoll unterstützt, laut Protokollspezifikation eine Antwort zurücksenden: ICMP Echo-Reply. Ist der Zielrechner nicht erreichbar, antwortet der zuständige Router: Network unreachable (Netzwerk nicht erreichbar) oder Host unreachable (Gegenstelle nicht erreichbar).

Aus einer fehlenden Antwort kann man allerdings nicht eindeutig darauf schließen, dass die Gegenstelle nicht erreichbar ist. Manche Hosts sind nämlich so konfiguriert, dass sie ICMP-Pakete ignorieren und verwerfen. (Siehe: Security through Obscurity).

Übergibt man dem ping-Kommando einen Hostnamen anstatt einer IP-Adresse, lässt das Programm diesen durch das Betriebssystem auflösen. Bei fehlerhaften Konfigurationen (hosts-Datei, lmhosts-Datei, WINS, DNS) kann der Name nicht aufgelöst werden, woraufhin das Programm zunächst hängt und dann eine Fehlermeldung ausgibt. Falls eine IP-Adresse angegeben wurde, tritt in diesem Fall ein ähnliches Problem auf, da zunächst versucht wird, den Namen zur Adresse zu bestimmen. Deshalb lässt sich diese Rückwärtsauflösung mit einer Option abschalten. Bei manchen Implementierungen ist diese Option standardmäßig abgeschaltet und muss explizit aktiviert werden.

Einige weitere Parameter sind bei Ping einstellbar. Zum Beispiel bestimmt die Wiederholrate, wie häufig ein Paket gesendet wird. Die Paketgröße bestimmt die Größe des ICMP-Echo-Request-Pakets. Ein beantwortendes ICMP Echo-Reply hat dann die gleiche Paketgröße.

[Bearbeiten] Beispiel

web05:~ # ping de.wikipedia.org
PING rr.knams.wikimedia.org (145.97.39.155) 56(84) bytes of data.
64 bytes from rr.knams.wikimedia.org (145.97.39.155): icmp_seq=1 ttl=53 time=61.8 ms
64 bytes from rr.knams.wikimedia.org (145.97.39.155): icmp_seq=2 ttl=53 time=61.2 ms
64 bytes from rr.knams.wikimedia.org (145.97.39.155): icmp_seq=3 ttl=53 time=62.1 ms
64 bytes from rr.knams.wikimedia.org (145.97.39.155): icmp_seq=4 ttl=53 time=61.6 ms

--- rr.knams.wikimedia.org ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3013ms
rtt min/avg/max/mdev = 61.207/61.706/62.117/0.415 ms

Es werden Datenpakete an den Rechner de.wikipedia.org gesandt. Vom Programm wird die Zeit gemessen, bis die Antwort des Hosts eintrifft. Diese Antwort wird als Pong bezeichnet. Die Zeitangabe sagt aus, wie lange es dauert, bis ein Datenpaket zum Host und wieder zurück braucht. Man kann daran grob erkennen, ob die Gegenstelle funktioniert und mit welcher Verzögerung bei einer Verbindung zu rechnen ist. Die Angabe TTL kann dazu genutzt werden, grob abzuschätzen, über wie viele Router der Ping-Befehl gelaufen ist (jeder Router dekrementiert den Wert mindestens um 1, wobei der Initialwert je nach Implementierung 64, 128, etc sein kann).

[Bearbeiten] Bewertung der Pingdauer

Um die ermittelten Zeiten objektiv bewerten zu können, muss man sich überlegen, wie lange das Signal bis zum Empfänger und zurück benötigt. Diese Laufzeit ist vor allem abhängig von der Entfernung zwischen Sender und Empfänger und der Übertragungsgeschwindigkeit. Dazu kommen noch andere Faktoren wie etwa die Zeit, die das Paket in Zwischenstationen wie etwa Routern verbringt.

Die Entfernung zwischen zwei beliebigen Punkten auf der Erdoberfläche lässt sich mittels der Orthodromen bestimmen. Dividiert man die so erhaltene Entfernung durch die Übertragungsgeschwindigkeit, erhält man die minimal mögliche Pingzeit.

Ein Beispiel: Die Entfernung zwischen Berlin und Tokio beträgt 8941,2 km. Wählt man als Übertragungsgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit (300.000 km/s), so ergibt sich eine minimal mögliche Pingzeit von ca. 2 * 29,8 ms = 59,6 ms. Der Faktor 2 entsteht durch Hin- und Rückweg. Ein realistischerer Wert für die Geschwindigkeit wäre etwa 150.000 km/s^Wellenlänge, wenn man davon ausgeht, dass sich die Signale hauptsächlich durch elektrische und nicht durch optische Leiter ausbreiten bzw. die Konversion zwischen beiden Systemen zusätzliche Zeit beansprucht. Unter Annahme dieser realistischeren Geschwindigkeit ergibt sich eine minimale Pingzeit von etwa 119,2 ms.

In der Praxis liegt der Wert jedoch viel höher, so ergeben sich Pingdauern von etwa 300 ms zwischen Berlin und Tokio.

Auch sollte man nur Endgeräte anpingen, da Netzwerkgeräte (Router, Switches etc.) oft nur langsam auf Pings reagieren, da sie dafür nicht konzipiert sind, bzw. man so Angriffsszenarien auszuschließen versucht (siehe Firewall)

[Bearbeiten] Herkunft des Namens

Der Name ping stammt aus der Kriegstechnik. Seit dem Zweiten Weltkrieg wird Sonar eingesetzt, um U-Boote aufzuspüren. Das dabei ausgestrahlte Schallsignal hört sich in einem U-Boot wie ein hohes Klopfgeräusch an, was als „Ping“ beschrieben wird. Häufig wird ping als Abkürzung von Packet Internet Groper dargestellt, was aber falsch ist. Der Autor des Programms sagte selber: From my point of view PING is not an acronym standing for Packet InterNet Groper, it’s a sonar analogy. („Meiner Meinung nach ist PING kein Akronym für ‚Packet InterNet Groper‘, sondern eine Analogie zum Sonar.“).

[Bearbeiten] Verwandte Programme

Bei dem verbreiteten Unix-ähnlichen System Linux gibt es einige Programme, die ähnlich wie ping arbeiten:

bing (misst zusätzlich die Übertragungsrate)
fping (kann mehrere Rechner zugleich anpingen, siehe auch Broadcast)
hping (erlaubt die Manipulation von Protokollen, Ports und Flags)
arping (liest im lokalen Netzwerk auch die MAC-Adresse aus)
mtr (kombiniert die Funktionalität von „traceroute“ und „ping“ in einem Netzwerkdiagnoseprogramm)