认识达内从这里开始

相信大家一般在遇到网络问题的时候，大部分都是先通过ping一下的功能来查看网络状况。下面我们就一起来了解一下，ping命令的作用和类型都有哪些。

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(InternetControlMessageProtocol)。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：ping192.168.0.2

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。

ICMP协议大致可分为两类：

查询报文类型

差错报文类型

1、查询报文类型：

查询报文主要应用于：ping查询、子网掩码查询、时间戳查询等等。

上面讲到的ping命令的流程其实就对应ICMP协议查询报文类型的一种使用。在主机A构建ICMP请求数据包的时候，其ICMP的类型字段中使用的是8(回送请求)，当主机B构建ICMP应答包的时候，其ICMP类型字段就使用的是0(回送应答)，更多类型值参考上表。

对查询报文类型的理解可参考一下文章开始讲的ping流程，这里就不做赘述。

2、差错报文类型：

差错报文主要产生于当数据传送发送错误的时候。

它包括：目标不可达(网络不可达、主机不可达、协议不可达、端口不可达、禁止分片等)、超时、参数问题、重定向(网络重定向、主机重定向等)等等。

差错报文通常包含了引起错误的IP数据包的一个分片的IP部，加上该分片数据部分的前8个字节。

当传送IP数据包发生错误的时候(例如主机不可达)，ICMP协议就会把错误信息封包，然后传送回源主机，那么源主机就知道该怎么处理了。

那是不是只有遇到错误的时候才能使用差错报文类型呢?也不一定。

Traceroute就是一个例外，Traceroute是用来侦测源主机到目标主机之间所经过路由情况的常用工具。Traceroute的原理就是利用ICMP的规则，制造一些错误的事件出来，然后根据错误的事件来评估网络路由情况。

作者：奎哥

节选：公众号：不止思考

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