Ping (Datenübertragung)

Aufgabe und Einsatz von Ping

Ping ist ein Diagnose-Werkzeug zur Prüfung, ob ein bestimmter Host in einem IP-Netzwerk erreichbar ist. Es wird üblicherweise als Konsolenbefehl ausgeführt. Moderne Implementierungen geben meist zusätzlich die Zeit zwischen dem Senden eines Pakets und dem Empfang der unmittelbaren Antwort an. Diese Paketumlaufzeit heißt meist Round-Trip-Time (RTT).

Damit lässt sich grob beurteilen, ob das Routing zum Ziel funktioniert, ob dessen TCP/IP-Stack funktionsfähig ist und mit welcher Verzögerung bei einer Verbindung zu rechnen ist.

Ablauf und Grenzen der Erreichbarkeitsprüfung

Ping sendet an die Zieladresse ein ICMP- beziehungsweise ICMPv6-Paket vom Typ „Echo Request“. Der Empfänger antwortet normalerweise mit „Echo Reply“. Ist der Zielrechner nicht erreichbar, kann der zuständige Router „Network unreachable“ oder „Host unreachable“ zurücksenden.

Bleibt eine Antwort aus, beweist dies jedoch nicht sicher, dass die Gegenstelle nicht erreichbar ist: Hosts oder Netze können Ping-Anfragen absichtlich ignorieren und verwerfen.

Wird statt einer IP-Adresse ein Hostname angegeben, lässt Ping ihn durch das Betriebssystem auflösen. Eine fehlerhaft konfigurierte Namensauflösung kann nach einer Wartezeit, dem Timeout, mit einer Fehlermeldung scheitern. Auch bei einer IP-Adresse kann die Rückwärtsauflösung zur Namensbestimmung einen Timeout auslösen; je nach Ping-Implementation ist sie standardmäßig deaktiviert oder abschaltbar.

Messwerte und TTL im Beispiel

Bei einem Ping auf www.google.de werden Datenpakete an den Zielhost gesendet und die Zeit bis zum Eintreffen der Antwort gemessen. Die Angabe „response time average“ beschreibt, wie lange ein Datenpaket zum Host und wieder zurück benötigt.

Die TTL-Angabe kann grob zeigen, über wie viele Router die ICMP-Antwort auf dem Rückweg lief. Jeder Router dekrementiert den Wert mindestens um 1; der Anfangswert kann je nach Implementation etwa 64 oder 128 sein. Da Hin- und Rückweg nicht gleich sein müssen, misst die TTL nur die Router auf dem Rückweg. Bei dynamischem Routing kann sie bei einzelnen Antworten unterschiedlich ausfallen.

Paketumlaufzeit und ihre Ursachen

Die Paketumlaufzeit wird auch Round Trip Delay (RTD), Round-Trip-Time (RTT), Pingdauer, Ping-Zeit oder kurz Ping genannt. Sie umfasst die entfernungsabhängige elektrische Signallaufzeit, die Verarbeitungszeit in Routern als Zwischenstationen sowie die Verarbeitung in den TCP/IP-Stacks von Absende- und Zielrechner. Bei hoher Auslastung verlängern Sendewarteschlangen in Routern die Zeit.

Die theoretische Mindest-RTT ergibt sich aus der Entfernung entlang der Orthodrome, geteilt durch die Übertragungsgeschwindigkeit und mal zwei für Hin- und Rückweg. Zwischen Berlin und Tokio beträgt die Entfernung 8941,2 km. Bei Lichtgeschwindigkeit im Vakuum von etwa 300.000 km/s gilt:

2 · (8941,2 km / 300000 km/s) ≈ 0,0596 s = 59,6 ms.

Mit etwa 150.000 km/s als realistischerer Geschwindigkeit in Glasfaser und unter Berücksichtigung von Umsetzstationen, Routern und Switches ergäbe sich bei direktem Leitungsweg eine minimale Pingzeit von etwa 120 ms. Praktisch liegen die Laufzeiten zwischen Berlin und Tokio bei etwa 200 bis 300 ms, weil Verbindungen von Europa nach Asien teils über die Vereinigten Staaten geroutet werden.

Für Laufzeitmessungen eignen sich nur Hosts mit bekanntem Antwortverhalten. Viele Router und Switches reagieren langsam auf ICMP-Requests, weil sie dafür nicht optimiert sind oder verzögerte Pings Angriffsszenarien verhindern sollen.

Verwandte Diagnoseprogramme

Unter Linux arbeiten mehrere Programme ähnlich wie Ping: bing misst zusätzlich die Übertragungsrate; fping kann mehrere Rechner zugleich anpingen; hping erlaubt die Manipulation von Protokollen, Ports und Flags; arping liest im lokalen Netzwerk auch die MAC-Adresse aus. mtr verbindet Funktionen von traceroute und ping, während httping die Antwortzeit einer URL ermittelt. ping6 wurde früher für IPv6 verwendet und ist inzwischen wieder mit ping vereint.

Unter Windows dient pathping zur Fehlersuche im gerouteten Netzwerk; es kombiniert tracert und ping.