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当你网络不通想“ping”一下的时候,你可知道它背后的逻辑吗?

一、「ping」命令的作用和原理?
简单来说,「ping」是用来探测本机与网络中另一主机之间是否可达的命令,如果两台主机之间ping不通,则表明这两台主机不能建立起连接。ping是定位网络通不通的一个重要手段。

ping 命令是基于 ICMP 协议来工作的,「 ICMP 」全称为 Internet 控制报文协议( Internet Control Message Protocol)。ping 命令会发送一份ICMP回显请求报文给目标主机,并等待目标主机返回ICMP回显应答。因为ICMP协议会要求目标主机在收到消息之后,必须返回ICMP应答消息给源主机,如果源主机在一定时间内收到了目标主机的应答,则表明两台主机之间网络是可达的。


举一个例子来描述「ping」命令的工作过程:

假设有两个主机,主机A(192.168.0.1)和主机B(192.168.0.2),现在我们要监测主机A和主机B之间网络是否可达,那么我们在主机A上输入命令:ping 192.168.0.2

此时,ping命令会在主机A上构建一个 ICMP的请求数据包(数据包里的内容后面再详述),然后 ICMP协议会将这个数据包以及目标IP(192.168.0.2)等信息一同交给IP层协议。

IP层协议得到这些信息后,将源地址(即本机IP)、目标地址(即目标IP:192.168.0.2)、再加上一些其它的控制信息,构建成一个IP数据包。


IP数据包构建完成后,还不够,还需要加上MAC地址,因此,还需要通过ARP映射表找出目标IP所对应的MAC地址。当拿到了目标主机的MAC地址和本机MAC后,一并交给数据链路层,组装成一个数据帧,依据以太网的介质访问规则,将它们传送出出去。

当主机B收到这个数据帧之后,会首先检查它的目标MAC地址是不是本机,如果是就接收下来处理,接收之后会检查这个数据帧,将数据帧中的IP数据包取出来,交给本机的IP层协议,然后IP层协议检查完之后,再将ICMP数据包取出来交给ICMP协议处理,当这一步也处理完成之后,就会构建一个ICMP应答数据包,回发给主机A

在一定的时间内,如果主机A收到了应答包,则说明它与主机B之间网络可达,如果没有收到,则说明网络不可达。除了监测是否可达以外,还可以利用应答时间和发起时间之间的差值,计算出数据包的延迟耗时。

通过ping的流程可以发现,ICMP协议是这个过程的基础,是非常重要的,因此下面就把ICMP协议再详细解释一下。

二、什么是「 ICMP 」?
我们知道,ping命令是基于ICMP协议来实现的。那么我们再来看下图,就明白了ICMP协议又是通过IP协议来发送的,即ICMP报文是封装在IP包中。
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