“ping”这个名字源于声纳定位操作。Ping程序由Mike Muuss编写，目的是为了测试另一台主机是否可达。该程序发送一份ICMP回显请求报文给主机，并等待返回ICMP回显应答。
Ping程序
我们称发送回显请求的ping程序为客户，而称被ping的主机为服务器。大多数的TCP/IP实现都在内核中直接支持Ping服务器—这种服务器不是一个用户进程（两种ICMP查询服务，地址掩码和时间戳请求，也都是直接在内核中进行处理的）。
ICMP回显请求和回显应答报文如下：
对于其他类型的ICMP查询报文，服务器必须响应标识符和序列号字段。另外，客户发送的选项数据必须回显，假设客户对这些信息都会感兴趣。
Unix系统在实现ping程序时是把ICMP报文中的标识符字段置成发送进程的ID号。这样即使在同一台主机上同时运行了多个ping程序实例，ping程序也可以识别出返回的信息。
序列号从0开始，每发送一次新的回显请求就加1。ping程序打印出返回的每个分组的序列号，允许我们查看是否有分组丢失、失序或重复。IP是一种最好的数据报传递服务，因此这三个条件都有可能发生。
旧版本的ping程序曾经以这种模式运行，即每秒发送一个回显请求，并打印出返回的每个回显应答。但是，新版本的实现需要加上-s选项才能以这种模式运行。默认情况下，新版本的ping程序只发送一个回显请求。如果收到回显应答，则输出“host is alive”；否则，在20秒内没有收到应答就输出“no answer（没有回答）”。
LAN 输出
在局域网上运行ping程序的结果输出一般有如下格式：
1 | bsdi % ping svr4 |
当返回ICMP回显应答时，要打印出序列号和TTL，并计算往返时间（TTL位于IP首部中的生存时间字段。当前的BSD系统中的ping程序每次收到回显应答时都打印出收到的TTL—有些系统并不这样做）。
从上面的输出中可以看出，回显应答是以发送的次序返回的（0，1，2等）。
ping程序通过在ICMP报文数据中存放发送请求的时间值来计算往返时间。当应答返回时，用当前时间减去存放在ICMP报文中的时间值，即是往返时间。
输出的第一行包括目的主机的IP地址，尽管指定的是它的名字（svr4）。这说明名字已经经过解析器被转换成IP地址了。现在，我们发现，如果敲入ping命令，几秒钟过后会在第1行打印出IP地址，DNS就是利用这段时间来确定主机名所对应的IP地址。
通常，第1个往返时间值要比其他的大。这是由于目的端的硬件地址不在ARP高速缓存中的缘故。在发送第一个回显请求之前要发送一个ARP请求并接收ARP应答，这需要花费几毫秒的时间。
IP 记录路由选项
ping程序为我们提供了查看IP记录路由（RR）选项的机会。大多数不同版本的ping程序都提供-R选项，以提供记录路由的功能。它使得ping程序在发送出去的IP数据报中设置IPRR选项（该IP数据报包含ICMP回显请求报文）。这样，每个处理该数据报的路由器都把它的IP地址放入选项字段中。当数据报到达目的端时，IP地址清单应该复制到ICMP回显应答中，这样返回途中所经过的路由器地址也被加入清单中。当ping程序收到回显应答时，它就打印出这份IP地址清单。
这个过程听起来简单，但存在一些缺陷。源端主机生成RR选项，中间路由器对RR选项的处理，以及把ICMP回显请求中的RR清单复制到ICMP回显应答中，所有这些都是选项功能。幸运的是，现在的大多数系统都支持这些选项功能，只是有一些系统不把ICMP请求中的IP清单复制到ICMP应答中。
但是，最大的问题是IP首部中只有有限的空间来存放IP地址。IP首部中的首部长度字段只有4bit，因此整个IP首部最长只能包括15个32bit长的字（即60个字节）。由于IP首部固定长度为20字节，RR选项用去3个字节（下面我们再讨论），这样只剩下37个字节（60-20-3）来存放IP地址清单，也就是说只能存放9个IP地址。对于早期的ARPANET来说，9个IP地址似乎是很多了，但是现在看来是非常有限的（在第8章中，我们将用Traceroute工具来确定数据报的路由）。除了这些缺点，记录路由选项工作得很好，为详细查看如何处理IP选项提供了一个机会。
IP数据报中的RR选项的一般格式如下：
code是一个字节，指明IP选项的类型。对于RR选项来说，它的值为7。len是RR选项总字节长度，在这种情况下为39（尽管可以为RR选项设置比最大长度小的长度，但是ping程序总是提供39字节的选项字段，最多可以记录9个IP地址。由于IP首部中留给选项的空间有限，它一般情况都设置成最大长度）。
ptr称作指针字段。它是一个基于1的指针，指向存放下一个IP地址的位置。它的最小值为4，指向存放第一个IP地址的位置。随着每个IP地址存入清单，ptr的值分别为8，12，16，最大到36。当记录下9个IP地址后，ptr的值为40，表示清单已满。
当路由器（根据定义应该是多穴的）在清单中记录IP地址时，它应该记录哪个地址呢？是入口地址还是出口地址？为此，RFC 791[Postel 1981a]指定路由器记录出口IP地址。我们在后面将看到，当原始主机（运行ping程序的主机）收到带有RR选项的ICMP回显应答时，它也要把它的入口IP地址放入清单中。
IP 时间戳选项
IP时间戳选项与记录路由选项类似。IP时间戳选项的格式如下：
时间戳选项的代码为0x44。其他两个字段len和ptr与记录路由选项相同：选项的总长度（一般为36或40）和指向下一个可用空间的指针（5，9，13等）。
接下来的两个字段是4bit的值：OF表示溢出字段，FL表示标志字段。时间戳选项的操作根据标志字段来进行，如下所示。
| 标志 | 描述 |
|---|---|
| 0 | 只记录时间戳 |
| 1 | 每台路由器都记录它的IP地址和时间戳。在选项列表中只有存放4对地址和时间戳的空间 |
| 2 | 发送端对选项列表进行初始化，存放了4个IP地址和4个取值为0的时间戳值。只有当列表中的下一个IP地址与当前路由器地址相匹配时，才记录它的时间戳 |
如果路由器由于没有空间而不能增加时间戳选项，那么它将增加溢出字段的值。
时间戳的取值一般为自UTC午夜开始计的毫秒数，与ICMP时间戳请求和应答相类似。如果路由器不使用这种格式，它就可以插入任何它使用的时间表示格式，但是必须打开时间戳中的高位以表明为非标准值。
与我们遇到的记录路由选项所受到的限制相比，时间戳选项遇到情况要更坏一些。如果我们要同时记录IP地址和时间戳（标志位为1），那么就可以同时存入其中的四对值。只记录时间戳是没有用处的，因为我们没有标明时间戳与路由器之间的对应关系（除非有一个永远不变的拓扑结构）。标志值取3会更好一些，因为我们可以插入时间戳的路由器。一个更为基本的问题是，很可能无法控制任何给定路由器上时间戳的正确性。这使得试图用IP选项来计算路由器之间的跳站数是徒劳的。我们将看到traceroute程序可以提供一种更好的方法来计算路由器之间的跳站数。
