屡次让拳头翻车的 ping：作者因车祸英年早逝，千行源码改变世界

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来源：量子位公众号 QbitAI

也是没想到，“ping”这么个计算机术语，竟然在英雄联盟MSI话题下被讨论上了热搜。

无论在微博还是知乎，不少“ping”相关话题的热度已经过千万甚至上亿。

从话题下的讨论来看，不少网友甚至产生了对ping的研究热情：

说起来，经常玩联机游戏的小伙伴，想必对ping都不陌生。

谁还没感受过几次被ping值支配的恐惧呢？（手动）

高ping战士无所畏惧

ping值越高，代表着打游戏时的网络延迟越高，表现到游戏中，就是延迟低的比延迟高的人更快做出各种（击杀、移动等）动作。

注意，这里的ping值并不代表你的网速。

这么说吧，如果你的数据包是一份快递的话，网速越高代表卡车吨量越大，而ping值则代表了这辆卡车能跑得多快、路上有多堵。

越低的ping值，意味着你的网络越畅通，但和它一次能搬运多少数据并没有什么关系。

但你知道，ping最初是如何被发明出来的吗？

其实，这个如今在打游戏、开会和测延迟中“无处不在”的计算机技术，当年竟然是被“随手”写出来的。

故事还要从80年代的时候说起。

来自1983年的千行代码

这个名叫ping的工具，最初是由一位叫Michael John Muuss的老哥搞出来的。

Muuss出生于1958年，从约翰·霍普金斯大学毕业后，在美国陆军一个名叫“阿伯丁试验场”的兵器试验中心做研究，主要与计算机网络和几何建模等方向有关。

例如，光线追踪在80年代刚火起来那会儿，Muuss老哥就已经在潜心研究相应的技术了。

期间他做了不少相关成果，但反而是“随手发明”出来的ping，如今成了最著名的网络工具之一。

ping应用广泛到什么程度？

从最初的Unix系统，到如今的Windows、macOS和Linux，ping虽然历经好几个版本，但一直在各个操作系统上被广泛使用。

如今我们在GitHub上随手一搜，能看到不少实现ping的代码，但这些都不是最初的版本了。

Muuss在自己的主页上提供了ping最初的源代码，然而我们点进去后就会发现，网页跳转了好几次，最终似乎也无法下载：

事实上，我们还能看到Muuss的主页，本身就已经不寻常了——

2000年时，Muuss不幸因车祸去世，当时他才刚过完自己的42岁生日：

还好在Web Archive上保存了那个时候的网页，我们得以看见ping的第一版源代码。

这份代码文件名是ping.shar，一个非常有年代感的后缀，如今已经基本没有人使用这个文件扩展名了。

它是一个41KB大小的文件，从编辑器中来看，大约有1600行左右的代码：

那么，ping究竟是怎么诞生的，又是如何被普及开来的？

ping是如何被普及的？

最初编写这份代码的时候，Muuss完全没想过它后来会这么火。

毕竟最初的ping，只是一个用来排查实验室网络异常的测试工具。

事情源于1983年12月的一天，Muuss在阿伯丁试验场的弹道研究实验室（BRL）中做实验时，突然发现实验室的IP网络出现了异常情况。

这时候，他回忆起几个月前，自己曾参与过一次DARPA在挪威举办的研讨会，会上一位名叫Dave Mills的博士，提到过用ICMP数据包测试延迟的方法。

Muuss认为，这个工具的原理，就像是发射声波并接收它的回波以计算往返时间一样。

声呐，图源维基百科

刚好Muuss在大学的时候学过不少声呐和雷达系统的建模，他很快写了一个程序，并将之命名为ping，在声呐中指代声音脉冲、也就是信号的意思。

随后，Muuss只用了一晚上，就将ping的程序写了出来。

虽然写出来的时候，他所在的实验室已经将网络问题解决了，但Muuss还是将它作为一个公有领域软件（public domain software，使用时无需许可证）发布了出去。

很快加州大学伯克利分校的Erick Engelke发现了这份软件，将它改写了一版（遵循GPL开源协议），放入伯克利自己开发的Unix操作系统BSD4.3版本中。

随后，计算机工程师Tim Crawford又基于MIT开源协议，写了一个ReactOS版本的ping代码。

再之后，ping被各个计算机大牛写入各种操作系统如macOS、Linux和Windows中，又加入了更多的功能。

△Linux系统上的ping.c

如今我们看到的各个系统中自带的ping工具，早已经不是最初那个ping.shar程序了，其功能和用法都要丰富得多。

那么，如今的ping放到计算机上来说，究竟是一个怎样的工具呢？

ping的基本原理

许多计算机发烧友可能会说，自己ping用得贼6。

不过，大伙儿知道ping是如何工作的吗？

知其然，不妨也了解一下背后的所以然：

ping，是网络结构里应用层的一个网络管理命令，是判断两台主机或路由节点之间网络是否畅通的重要手段。

简单来说：如果两台主机“ping”得通，说明它们之间可以建立连接。

一个小知识：公网（因特网）IP地址具有唯一性。

这就像你在世界范围（公网）内的一栋楼（主机or路由节点等）里工作，这栋楼的地址（IP地址）相对世界来说是唯一的，不过楼里面的其他门牌号（内网IP地址）则不一定是唯一的。

利用这一特性，我们就能用ping测试两台主机或路由节点中的网络连通性。

具体来说，就是使用ping命令，先给目标IP地址发送一个遵循ICMP协议的数据包（echo request）。

然后可以根据返回数据包的情况（丢包、速度等），检查主机或路由节点之间的网络状态。

Emm…ICMP协议又是什么？

它的全称是：Internet Control Message Protocol，即因特网控制报文协议，ICMP报文封装在IP包里。

所谓“控制”，即在IP主机、路由节点之间传递控制消息，来反映数据包是否成功到达目标端，以及反映网络状况等。

在IP通信中，当IP包成功到达目标地址并返回时，会收到ping应答；而当IP包因为某原因，未能成功到达目标地址、或未能成功从目标地址返回时，ICMP返回的数据包中将含有具体原因，如：网络不可达、端口不可达等。

怎样ping起来

下面介绍一下ping的基本操作。

ping命令在各个常见的操作系统中通用，这里以macOS为例：

从Finder中找到“终端”。

输入ping+IP地址（网址或域名也可以），这里先以百度为例。

然后，即可查看每个数据包，从本电脑对百度的网络服务器发送数据，到接收到服务器反馈数据的延迟时间。

由于macOS发送的每个IP数据包默认大小是64个字节，所以返回的数据包大小也是64个字节。

而这里的延迟时间，就是ping值。

除了输入百度等网址，想要测两台主机之间的ping值也没问题，在一台上输入另一台的IP地址即可：

所以，在玩网络游戏的时候，如果ping值过高就会感觉操作延迟。

这个延迟的后果还挺严重的——

例如，在打王者排位的关键时刻，如果网络连接（可能是自己的无线网，也可能是附近的服务器）卡顿，明明自己已经操作了，但由于敌方的操作反馈时间更快，所以只能眼睁睁得看着自己的英雄挂掉。

说到这里，量子位急忙上号诊断了一下自己的网络。

还好，王者荣耀的延迟低于70ms算正常。

对于LOL，玩家可打开设置菜单，点击“显示”标签，然后点击“切换FPS显示”按钮，查看自己的ping值。

至于锁ping（人工延迟）技术要如何实现，目前拳头游戏官方给出了一份技术说明：

从说明中来看，拳头表示在线下场馆比赛时加入了一个人工延迟工具调整ping值。

由于人工延迟工具的代码运算出现错误，导致线下ping值过高，目前已通过调节配置修复，但游戏中显示的ping值会因为这一配置调节出现问题。

具体人工延迟工具（锁ping）的技术代码，目前拳头游戏并未公开。不过GitHub上也已经有人做过人工延迟工具，如下面这个clumsy开源模拟器，可以模拟延迟、丢包等bug。感兴趣的小伙伴可以去看看：

One More Thing

在自己的主页上，Muuss还po出了另一个与“ping”相关的小趣事。

早在1933年，美国儿童图画书作家Marjorie Flack就曾经出版过一个绘本：《ping的故事》。

在这里，ping是故事主角小鸭子的名字：

小鸭子ping和伙伴还有主人一起生活在一条船上，每天最后一只回家的小鸭子要被打屁股。一天傍晚，ping贪玩落在了最后，为了不挨打，它没有回家，由此在长江中开启了一段奇妙冒险，最终平安回到主人的船上。

这看似是一本寻常的儿童读物，但多年后，有读者发现，小鸭子ping的故事与计算机中的ping数据包竟有异曲同工之妙！

一个ping数据包就像一只鸭子，它和其他数据包（更多鸭子）一起，在主机（小船）上度过了一段时期。

然后，这些数据包（鸭子）通过一个通道（桥）离开主机（船），进入互联网（长江）。

数据包（鸭子）在另一个主机（另一艘船）上经过短暂的时间后，又回到了原来的主机（船）上。

所以，今天你的ping值如何？

参考链接：
[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]拳头技术博客公告：https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404770219460790187

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