핑

3. 작동 원리

핑(ping)은 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)의 "echo request" 패킷을 대상 호스트에 전송하고, 대상 호스트는 "echo reply" 패킷으로 응답하여 도달 가능성을 확인하는 방식으로 작동한다. 이 과정에서 오류, 패킷 손실률, 왕복 시간(RTT) 등의 통계 정보가 출력된다.^[12]

대상 호스트로부터 응답이 없는 경우, "Request timed out" (요청 시간 초과) 또는 "Destination host/net unreachable" (대상 호스트/네트워크에 연결할 수 없음) 등의 메시지가 표시될 수 있다. 오류가 발생하면 대상 호스트나 중간 라우터는 "host unreachable"이나 "TTL exceeded in transit" 등의 ICMP 오류 메시지를 보내며, 이 메시지에는 원래 메시지의 처음 8바이트(ICMP echo request의 헤더)가 포함되어 핑 유틸리티가 응답을 발신 쿼리에 일치시킬 수 있다.^[17]

다음은 응답이 없을 경우 출력될 수 있는 메시지의 예시이다.

• 호스트에 접근할 수 없음
• 네트워크에 접근할 수 없음
• 프로토콜에 접근할 수 없음
• 송신 경로가 실패함
• 단편화 필요
• 대상 네트워크가 불명
• 대상 호스트가 불명
• 송신 호스트가 고립됨
• 대상 네트워크와의 통신이 관리상 금지됨
• 대상 호스트와의 통신이 관리상 금지됨
• 이 ToS에서는 대상 네트워크에 도달할 수 없음
• 이 ToS에서는 대상 호스트에 도달할 수 없음
• 통신이 관리상 금지됨
• 호스트 우선 순위 위반
• 우선 순위 컷오프가 유효함

3. 1. ICMP 메시지 형식

IPv4 헤더에서 프로토콜 필드는 1 (ICMP)로 설정되고, IPv6 헤더에서는 다음 헤더 필드가 58 (ICMPv6)로 설정된다.

ICMP 헤더는 다음과 같은 필드를 포함한다.^[19]

• 메시지 유형 (8비트): ICMP 메시지의 종류를 나타낸다.
• 코드 (8비트): 메시지 유형에 대한 추가 정보를 제공한다.
• 체크섬 (16비트): 패킷의 ICMP 부분에서 계산되며(IP 헤더는 사용되지 않음), Type 필드로 시작하는 ICMP 메시지의 1의 보수 합계의 16비트 1의 보수이다.
• 헤더 데이터 (32비트): echo request, reply에서는 식별자(16비트)와 시퀀스 번호(16비트)로 구성된다.

3. 1. 1. Echo Request

클라이언트는 식별자와 시퀀스 번호를 사용하여 응답을 요청과 일치시킬 수 있다. 실제로 대부분의 Linux 시스템은 ping 프로세스마다 다른 식별자를 사용하며, 시퀀스 번호는 해당 프로세스 내에서 증가하는 번호이다. Windows는 Windows 버전에 따라 다른 고정 식별자와 부팅 시에만 재설정되는 시퀀스 번호를 사용한다.^[1]

3. 1. 2. Echo Reply

식별자와 시퀀스 번호는 에코 요청과 응답을 연결하기 위해 클라이언트에서 사용된다.

3. 2. 페이로드

4. 사용 예시

`ping` 명령어는 다양한 운영체제에서 네트워크 연결을 확인하는데 사용된다. `ping` 유틸리티의 명령줄 옵션과 출력은 구현에 따라 다르며, 페이로드 크기, 시도 횟수, TTL 제한, 시도 간격 등을 지정할 수 있다. 많은 시스템에서는 IPv6 네트워크에서 유사한 테스트를 수행하기 위해 ICMPv6를 구현한 "ping6" 유틸리티를 제공한다.^[1]

• 리눅스, macOS: 기본적으로 중단 문자를 입력할 때까지 `ping`이 계속 전송된다.
• 윈도우: 기본적으로 `ping`은 4번 전송된다.

4. 1. Linux

• -- www.example.com ping statistics ---

• -- www.l.google.com ping statistics ---

• 10개의 패킷이 전송되었고, 10개 모두 수신되었다. (패킷 손실 0%)
• 왕복 시간은 최단 21.896ms(1ms = 1/1000초), 평균 24.187ms, 최장 25.718ms, 표준 편차는 1.619ms였다.

4. 2. macOS

• -- www.l.google.com ping statistics ---

• 13번 패킷을 전송했고 12번 수신했으며 손실은 7%이다.
• RTT(왕복 시간)는 최단 29.405밀리초(ms), 평균 31.999밀리초, 최장 41.360밀리초, 표준 편차는 2.978밀리초이다.

4. 3. Windows

• 패킷은 4번 전송되었고, 4번 모두 수신되었다. 패킷 손실은 0%이다.
• 왕복 시간은 최단 22밀리초, 최장 25밀리초, 평균 23밀리초이다.

5. 활용

핑(ping)은 네트워크 연결 상태를 확인하는 데 유용하게 사용된다. 예를 들어, 특정 웹 사이트에 접속이 안 될 때, 핑을 사용하면 문제의 원인을 파악하는 데 도움이 된다. 웹 서버의 도메인 이름으로 핑을 보내 정상적인 응답을 받으면, IP 네트워크와 DNS는 정상 작동 중이며, OSI 참조 모델의 더 높은 계층에 속하는 소프트웨어(예: HTTP 통신을 차단하는 방화벽, WWW 서버 소프트웨어)에 문제가 있을 가능성이 높다.^[1]

온라인 게임에서도 핑은 서버와 클라이언트 간의 통신 지연 시간을 측정하는 데 사용된다. 이 수치를 통해 플레이어는 게임 서버와의 연결 상태를 확인할 수 있다. 또한, 짧은 시간 안에 끊어지는 세션을 유지하기 위해 주기적으로 핑을 보내 연결을 유지하는 데 활용되기도 한다.^[1]

다음은 리눅스에서 `www.example.com`에 5번의 핑을 보낸 결과 예시다.

위 예시에서 가장 짧은 왕복 시간은 9.674ms, 평균은 10.968ms, 최대값은 11.726ms, 표준 편차는 0.748ms였다.^[1]

ping 유틸리티는 다양한 명령줄 옵션을 제공하며, 출력 형식은 구현에 따라 다를 수 있다. 페이로드 크기, 시도 횟수, TTL 제한, 시도 간격 등을 지정할 수 있다. IPv6 네트워크에서는 `ping6` 유틸리티를 사용한다.^[1]

6. 한계 및 문제점

핑은 서비스 거부 공격의 일종인 핑 플러드에 악용될 수 있다. 공격자는 다량의 ICMP 에코 요청을 보내 대상 시스템을 마비시킬 수 있다.^[9]

핑은 호스트의 존재를 알려 잠재적인 표적이 될 수 있으므로 보안상 위험하다. 많은 시스템에서 ICMP 트래픽을 차단하여 핑이 작동하지 않도록 한다.^[20][21]

또한, 핑으로 측정된 왕복 시간은 무결성 검사가 부족하여 신뢰하기 어렵다. 공격자는 지연 시간을 의도적으로 조작할 수 있다.^[22]

7. 같이 보기

• ICMP
• RTT
• 음파 탐지기

참조

_[1] 웹사이트 The Story of the PING Program https://ftp.arl.army[...] U.S. Army Research Laboratory 2010-09-08
_[2] 서적 A Quarter Century of UNIX Addison-Wesley
_[3] 간행물 Internet Delay Experiments IETF 2019-11-26
_[4] 웹사이트 man page ping section 8 http://www.manpagez.[...]
_[5] 웹사이트 ibiblio.org FreeDOS Package -- ping (Networking) http://www.ibiblio.o[...]
_[6] 웹사이트 GitHub - reactos/reactos: A free Windows-compatible Operating System. https://github.com/r[...] 2019-08-08
_[7] 웹사이트 ICMP: Internet Control Message Protocol http://repo.hackerzv[...] 2014-12-04
_[8] 웹사이트 RFC Sourcebook's page on ICMP http://www.networkso[...] 2010-12-20
_[9] 웹사이트 What is a Ping Flood {{!}} ICMP Flood {{!}} DDoS Attack Glossary {{!}} Imperva https://www.imperva.[...] 2021-07-26
_[10] 문서 https://e-words.jp/w[...]
_[11] 문서 The Story of the PING Program http://ftp.arl.army.[...]
_[12] 웹사이트 The Story of the PING Program http://ftp.arl.mil/~[...] U.S. Army Research Laboratory 2010-09-08
_[13] 서적 A Quarter Century of UNIX Addison-Wesley
_[14] 간행물 Internet Delay Experiments IETF 2015-06-26
_[15] 문서 http://www.manpagez.[...]
_[16] 웹사이트 RFC 1122 - Requirements for Internet Hosts -- Communication Layers https://datatracker.[...] 2012-03-19
_[17] 웹사이트 ICMP: Internet Control Message Protocol http://repo.hackerzv[...] 2014-12-04
_[18] 웹사이트 RFC 792 - Internet Control Message Protocol https://datatracker.[...] Tools.ietf.org 2014-02-02
_[19] 웹사이트 RFC Sourcebook's page on ICMP http://www.networkso[...] 2010-12-20
_[20] 웹사이트 Windows firewall: how block ICMP (echo response) https://social.techn[...] 2019-02-27
_[21] 웹사이트 redhat linux /proc/sys/net/ipv4 parameters https://www.redhat.c[...] 2019-02-27
_[22] conference Accurate Manipulation of Delay-based Internet Geolocation http://dl.acm.org/ci[...] 2017-04
_[23] 문서 The Story of the PING Program http://ftp.arl.army.[...] 20110514103713
_[24] 웹인용 The Story of the PING Program http://ftp.arl.mil/~[...] U.S. Army Research Laboratory 2010-09-08
_[25] 서적 A Quarter Century of UNIX Addison-Wesley
_[26] 웹인용 RFC 1122 - Requirements for Internet Hosts -- Communication Layers http://tools.ietf.or[...] 2012-03-19