计算机网络-ping背后的原理

• ping工作在网络层上，直接调用传输层的ICMP协议。

[!citation] > 深入理解ICMP协议 - 知乎

1. ICMP 协议的内容

• 全称 Internet Control Message Protocal
• 设计该协议的目的就是为了诊断网络环境当中的各类问题
• ICMP 工作在网络层上面，但是比较特殊的是，它不像 IP 协议 或者 ARP 协议 那样直接和数据链路层交互，而是先封装成 IP 数据包，然后再传输给数据链路层。
• 在 IP 报文当中，有一个协议字段，协议字段为 1 ，就说明该 IP 数据包当中的内容是 ICMP 报文。
• ICMP 主要的功能包括：确认 IP 包是否成功送达目标地址、报告发送过程中 IP 包被废弃的原因和改善网络设置等。

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• ICMP 协议的组成如下图所示

2. ICMP 包的分类

• 用于诊断的查询消息，所谓 查询报文类型
• 通知出错原因的错误消息，也就是 差错报文类型

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• 对于 查询报文 而言
• 比如发送端和接收端两台主机，如果利用 ICMP 协议进行通信的话，发送端会发送类型 8（我需要你把状态汇报给我），接收端会分送类型 0 （我接收了你的请求，现在发送应答消息）

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• 对于差错控制报文而言，也分为多种类型，每种类型对应着一个代码号。

3. ping 的原理

• 如果 A 对 B 进行 ping 操作：
  • A 构造一个 ICMP 回送请求消息（类型号为 8，即我需要确认你的状态，如果你是健康的，请回复我一个 0 类型号的报文），同时，这个 ICMP 数据包当中还需要包含序号，因为需要区分连续 ping 的时候发出的多个数据包。还包括其他很多字段，消息类型 和 序号 是最核心的两个。
  • A 所构造的 ICMP 报文，会被先后封装 IP 头，MAC 头，就像一个普通的 IP 数据包一样 层层封装，然后经过 IP/ARP 协议的解析，被发送给目标 B。
  • B 收到报文后，如果正常，就构造一个 回送应答消息，类型号 0，即我已经收到了的消息，我现在是健康的，通知一下你。