屢次讓拳頭翻車的ping：作者因車禍英年早逝，千行源碼改變世界

Alex 蕭簫 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

也是沒想到，“ping”這么個計算機(jī)術(shù)語，竟然在英雄聯(lián)盟MSI話題下被討論上了熱搜。

無論在微博還是知乎，不少“ping”相關(guān)話題的熱度已經(jīng)過千萬甚至上億。

從話題下的討論來看，不少網(wǎng)友甚至產(chǎn)生了對ping的研究熱情：

說起來，經(jīng)常玩聯(lián)機(jī)游戲的小伙伴，想必對ping都不陌生。

誰還沒感受過幾次被ping值支配的恐懼呢？（手動狗頭）

ping值越高，代表著打游戲時的網(wǎng)絡(luò)延遲越高，表現(xiàn)到游戲中，就是延遲低的比延遲高的人更快做出各種（擊殺、移動等）動作。

注意，這里的ping值并不代表你的網(wǎng)速。

這么說吧，如果你的數(shù)據(jù)包是一份快遞的話，網(wǎng)速越高代表卡車噸量越大，而ping值則代表了這輛卡車能跑得多快、路上有多堵。

越低的ping值，意味著你的網(wǎng)絡(luò)越暢通，但和它一次能搬運多少數(shù)據(jù)并沒有什么關(guān)系。

但你知道，ping最初是如何被發(fā)明出來的嗎？

其實，這個如今在打游戲、開會和測延遲中“無處不在”的計算機(jī)技術(shù)，當(dāng)年竟然是被“隨手”寫出來的。

故事還要從80年代的時候說起。

來自1983年的千行代碼

這個名叫ping的工具，最初是由一位叫Michael John Muuss的老哥搞出來的。

Muuss出生于1958年，從約翰·霍普金斯大學(xué)畢業(yè)后，在美國陸軍一個名叫“阿伯丁試驗場”的兵器試驗中心做研究，主要與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和幾何建模等方向有關(guān)。

例如，光線追蹤在80年代剛火起來那會兒，Muuss老哥就已經(jīng)在潛心研究相應(yīng)的技術(shù)了。

期間他做了不少相關(guān)成果，但反而是“隨手發(fā)明”出來的ping，如今成了最著名的網(wǎng)絡(luò)工具之一。

ping應(yīng)用廣泛到什么程度？

從最初的Unix系統(tǒng)，到如今的Windows、macOS和Linux，ping雖然歷經(jīng)好幾個版本，但一直在各個操作系統(tǒng)上被廣泛使用。

如今我們在GitHub上隨手一搜，能看到不少實現(xiàn)ping的代碼，但這些都不是最初的版本了。

Muuss在自己的主頁上提供了ping最初的源代碼，然而我們點進(jìn)去后就會發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)頁跳轉(zhuǎn)了好幾次，最終似乎也無法下載：

事實上，我們還能看到Muuss的主頁，本身就已經(jīng)不尋常了——

2000年時，Muuss不幸因車禍去世，當(dāng)時他才剛過完自己的42歲生日：

還好在Web Archive上保存了那個時候的網(wǎng)頁，我們得以看見ping的第一版源代碼。

這份代碼文件名是ping.shar，一個非常有年代感的后綴，如今已經(jīng)基本沒有人使用這個文件擴(kuò)展名了。

它是一個41KB大小的文件，從編輯器中來看，大約有1600行左右的代碼：

那么，ping究竟是怎么誕生的，又是如何被普及開來的？

ping是如何被普及的？

最初編寫這份代碼的時候，Muuss完全沒想過它后來會這么火。

畢竟最初的ping，只是一個用來排查實驗室網(wǎng)絡(luò)異常的測試工具。

事情源于1983年12月的一天，Muuss在阿伯丁試驗場的彈道研究實驗室（BRL）中做實驗時，突然發(fā)現(xiàn)實驗室的IP網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了異常情況。

這時候，他回憶起幾個月前，自己曾參與過一次DARPA在挪威舉辦的研討會，會上一位名叫Dave Mills的博士，提到過用ICMP數(shù)據(jù)包測試延遲的方法。

Muuss認(rèn)為，這個工具的原理，就像是發(fā)射聲波并接收它的回波以計算往返時間一樣。

剛好Muuss在大學(xué)的時候?qū)W過不少聲吶和雷達(dá)系統(tǒng)的建模，他很快寫了一個程序，并將之命名為ping，在聲吶中指代聲音脈沖、也就是信號的意思。

隨后，Muuss只用了一晚上，就將ping的程序?qū)懥顺鰜怼?/p>

雖然寫出來的時候，他所在的實驗室已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)問題解決了，但Muuss還是將它作為一個公有領(lǐng)域軟件（public domain software，使用時無需許可證）發(fā)布了出去。

很快加州大學(xué)伯克利分校的Erick Engelke發(fā)現(xiàn)了這份軟件，將它改寫了一版（遵循GPL開源協(xié)議），放入伯克利自己開發(fā)的Unix操作系統(tǒng)BSD4.3版本中。

隨后，計算機(jī)工程師Tim Crawford又基于MIT開源協(xié)議，寫了一個ReactOS版本的ping代碼。

再之后，ping被各個計算機(jī)大牛寫入各種操作系統(tǒng)如macOS、Linux和Windows中，又加入了更多的功能。

如今我們看到的各個系統(tǒng)中自帶的ping工具，早已經(jīng)不是最初那個ping.shar程序了，其功能和用法都要豐富得多。

那么，如今的ping放到計算機(jī)上來說，究竟是一個怎樣的工具呢？

ping的基本原理

許多計算機(jī)發(fā)燒友可能會說，自己ping用得賊6。

不過，大伙兒知道ping是如何工作的嗎？

知其然，不妨也了解一下背后的所以然：

ping，是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)里應(yīng)用層的一個網(wǎng)絡(luò)管理命令，是判斷兩臺主機(jī)或路由節(jié)點之間網(wǎng)絡(luò)是否暢通的重要手段。

簡單來說：如果兩臺主機(jī)“ping”得通，說明它們之間可以建立連接。

一個小知識：公網(wǎng)（因特網(wǎng)）IP地址具有唯一性。

這就像你在世界范圍（公網(wǎng)）內(nèi)的一棟樓（主機(jī)or路由節(jié)點等）里工作，這棟樓的地址（IP地址）相對世界來說是唯一的，不過樓里面的其他門牌號（內(nèi)網(wǎng)IP地址）則不一定是唯一的。

利用這一特性，我們就能用ping測試兩臺主機(jī)或路由節(jié)點中的網(wǎng)絡(luò)連通性。

具體來說，就是使用ping命令，先給目標(biāo)IP地址發(fā)送一個遵循ICMP協(xié)議的數(shù)據(jù)包（echo request）。

然后可以根據(jù)返回數(shù)據(jù)包的情況（丟包、速度等），檢查主機(jī)或路由節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

Emm…ICMP協(xié)議又是什么？

它的全稱是：Internet Control Message Protocol，即因特網(wǎng)控制報文協(xié)議，ICMP報文封裝在IP包里。

所謂“控制”，即在IP主機(jī)、路由節(jié)點之間傳遞控制消息，來反映數(shù)據(jù)包是否成功到達(dá)目標(biāo)端，以及反映網(wǎng)絡(luò)狀況等。

在IP通信中，當(dāng)IP包成功到達(dá)目標(biāo)地址并返回時，會收到ping應(yīng)答；而當(dāng)IP包因為某原因，未能成功到達(dá)目標(biāo)地址、或未能成功從目標(biāo)地址返回時，ICMP返回的數(shù)據(jù)包中將含有具體原因，如：網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)、端口不可達(dá)等。

怎樣ping起來

下面介紹一下ping的基本操作。

ping命令在各個常見的操作系統(tǒng)中通用，這里以macOS為例：

從Finder中找到“終端”。

輸入ping+IP地址（網(wǎng)址或域名也可以），這里先以百度為例。

然后，即可查看每個數(shù)據(jù)包，從本電腦對百度的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，到接收到服務(wù)器反饋數(shù)據(jù)的延遲時間。

由于macOS發(fā)送的每個IP數(shù)據(jù)包默認(rèn)大小是64個字節(jié)，所以返回的數(shù)據(jù)包大小也是64個字節(jié)。

而這里的延遲時間，就是ping值。

除了輸入百度等網(wǎng)址，想要測兩臺主機(jī)之間的ping值也沒問題，在一臺上輸入另一臺的IP地址即可：

所以，在玩網(wǎng)絡(luò)游戲的時候，如果ping值過高就會感覺操作延遲。

這個延遲的后果還挺嚴(yán)重的——

例如，在打王者排位的關(guān)鍵時刻，如果網(wǎng)絡(luò)連接（可能是自己的無線網(wǎng)，也可能是附近的服務(wù)器）卡頓，明明自己已經(jīng)操作了，但由于敵方的操作反饋時間更快，所以只能眼睜睜得看著自己的英雄掛掉。

說到這里，量子位急忙上號診斷了一下自己的網(wǎng)絡(luò)。

還好，王者榮耀的延遲低于70ms算正常。

對于LOL，玩家可打開設(shè)置菜單，點擊“顯示”標(biāo)簽，然后點擊“切換FPS顯示”按鈕，查看自己的ping值。

至于鎖ping（人工延遲）技術(shù)要如何實現(xiàn)，目前拳頭游戲官方給出了一份技術(shù)說明：

從說明中來看，拳頭表示在線下場館比賽時加入了一個人工延遲工具調(diào)整ping值。

由于人工延遲工具的代碼運算出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致線下ping值過高，目前已通過調(diào)節(jié)配置修復(fù)，但游戲中顯示的ping值會因為這一配置調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題。

具體人工延遲工具（鎖ping）的技術(shù)代碼，目前拳頭游戲并未公開。不過GitHub上也已經(jīng)有人做過人工延遲工具，如下面這個clumsy開源模擬器，可以模擬延遲、丟包等bug。感興趣的小伙伴可以去看看：

One More Thing

在自己的主頁上，Muuss還po出了另一個與“ping”相關(guān)的小趣事。

早在1933年，美國兒童圖畫書作家Marjorie Flack就曾經(jīng)出版過一個繪本：《ping的故事》。

在這里，ping是故事主角小鴨子的名字：

小鴨子ping和伙伴還有主人一起生活在一條船上，每天最后一只回家的小鴨子要被打屁股。一天傍晚，ping貪玩落在了最后，為了不挨打，它沒有回家，由此在長江中開啟了一段奇妙冒險，最終平安回到主人的船上。

這看似是一本尋常的兒童讀物，但多年后，有讀者發(fā)現(xiàn)，小鴨子ping的故事與計算機(jī)中的ping數(shù)據(jù)包竟有異曲同工之妙！

一個ping數(shù)據(jù)包就像一只鴨子，它和其他數(shù)據(jù)包（更多鴨子）一起，在主機(jī)（小船）上度過了一段時期。

然后，這些數(shù)據(jù)包（鴨子）通過一個通道（橋）離開主機(jī)（船），進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)（長江）。

數(shù)據(jù)包（鴨子）在另一個主機(jī)（另一艘船）上經(jīng)過短暫的時間后，又回到了原來的主機(jī)（船）上。

所以，今天你的ping值如何？

參考鏈接：
[1]https://blog.paessler.com/a-brief-history-of-ping
[2]https://ftp.arl.army.mil/~mike/ping.html
[3]https://s.weibo.com/weibo?q=%23MSI%E7%8E%B0%E5%9C%BA%E5%AE%9E%E9%99%85ping%E5%80%BC%23
[4]https://github.com/iputils/iputils/blob/master/ping/ping.c
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Mike_Muuss
[6]https://ngabbs.com/read.php?tid=30095855&rand=196
[7]https://github.com/jagt/clumsy
[8]拳頭技術(shù)博客公告：https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404770219460790187