（学习笔记-IP）Ping的工作原理

Ping是基于ICMP协议工作的，ICMP报文封装在IP包里面，它工作在网络层，是IP协议的助手。

 ICMP包头的类型字段，大致可分为两大类：

• 一类是用于诊断的查询消息，也就是查询报文类型
• 一类是通知出错原因的错误消息，也就是差错报文类型

 查询报文类型 

回送消息-类型 0 和 8

 回送消息用于进行通信的主机或路由器之间，判断所发送的数据包是否已经成功到达对端的一种消息， ping 命令就是利用这个消息实现的。

 可以向对端主机发送回送请求消息(ICMP Echo Request Message,类型 8 )，也可以接收对端主机发回来的回送应答消息 （ICMP Echo Reply Message,类型 0）

相比原生的ICMP，这里多了两个字段：

• 标识符：用以区分是哪个应用程序发ICMP包，比如用进程PID作为标识符
• 序号：序列号从 0 开始，每发送一次新的回送请求就会加 1 ，用来确认网络包是否有丢失

在选项数据中， ping 还会存放发送请求的时间值，来计算往返时间，说明路程的长短。

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Ping-查询报文类型的使用

同一个子网的主机A和主机B，主机A执行ping主机B后：

ping命令执行的时候，源主机首先会构建一个ICMP回送请求消息数据包。

ICMP数据包内包含多个字段，最重要的是两个：

• 第一个是类型，对于回送请求消息而言该字段为 8 ，
• 另一个是序号，主要用于区分连续ping的时候发出的多个数据包

每发出一个请求数据包，序号会自动加1。为了能够计算往返时间RTT ，它会在报文的数据部分插入发送时间。

然后，由ICMP协议将这个数据包连同地址192.168.1.2一起交给IP层。IP层将192.168.1.2作为目的地址，本地IP地址作为源地址，协议字段设置为 1 表示是 ICMP协议，再加上一些其他控制信息，构建一个 IP 数据包。

接下来，需要加入MAC头。如果在本地ARP映射表中查找出IP地址192.168.1.2所对应的MAC地址，则可以直接使用；如果没有，则需要发送ARP协议查询MAC地址。获得MAC地址后，由数据链路层构建一个数据帧，目的地址是IP层传过来的MAC地址，源地址是本机的MAC地址；还要附加上一些控制信息，依据以太网的介质访问规则，将它们传送出去。

主机 B 收到这个数据帧后，先检查它的目的地址，并和本机的MAC地址对比，如符合则接受，否则就丢弃。

接收后检查该数据帧，将IP数据包从帧中提取出来，交给本机的IP层。同样，IP层检查后，将有用的信息提取后交给ICMP协议。

主机 B 会构建一个ICMP回送响应消息数据包，回送响应数据包的类型字段为 0 ，序号为接收到的请求数据包中的序号，然后再发送出去给主机A。

 在规定时间内，源主机如果没有接到ICMP的应答包，则说明目标主机不可达；如果接收到了ICMP回送响应消息，则说明目标主机可达。

此时，源主机会检查，用当前时刻减去该数据包最初从源主机上发出的时刻，就是ICMP数据包的时间延迟。

 这是同一个局域网里面的情况，如果跨网段的话，还会涉及网关的转发、路由器的转发等等。