ping命令的作用和原理是什么？

在測(cè)試和部署網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)不通的問題。一般都會(huì)想到ping一下。那么ping命令的作用和原理到底是什么呢？

ping 命令是基于 ICMP 協(xié)議來工作的，要明白ping, 先了解下ICMP協(xié)議吧~

ICMP協(xié)議

ICMP全稱為互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議（Internet Control Message Protocol）。那么具體是怎么“控制”的呢？

在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境里，數(shù)據(jù)包常常會(huì)遇到各種問題導(dǎo)致傳輸失敗。網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議是一種無連接的，不可靠的數(shù)據(jù)包協(xié)議，它并不能保證數(shù)據(jù)一定被送達(dá)，因此，我們需要其它的協(xié)議，在數(shù)據(jù)包傳發(fā)送異常時(shí)，能將異常信息傳回來，這樣才可以調(diào)整傳輸策略，以此來控制整個(gè)局面。

ICMP協(xié)議格式

ICMP 協(xié)議是通過IP協(xié)議來發(fā)送的，報(bào)文封裝在 IP 包里面。如下：

ICMP報(bào)文格式：

ICMP數(shù)據(jù)包由8bit的類型字段和8bit的代碼字段以及16bit的校驗(yàn)字段再加上選項(xiàng)數(shù)據(jù)組成。ICMP報(bào)文大致分為兩類：查詢報(bào)文類型和差錯(cuò)報(bào)文類型。

查詢報(bào)文類型

查詢報(bào)文主要應(yīng)用于ping查詢、子網(wǎng)掩碼查詢、時(shí)間戳查詢等。ping命令其實(shí)就是對(duì)ICMP協(xié)議查詢報(bào)文類型的使用。

主機(jī)A ping 主機(jī)B時(shí)，ping命令在主機(jī)A構(gòu)建ICMP請(qǐng)求數(shù)據(jù)包時(shí)，ICMP的類型字段為8（回送請(qǐng)求），當(dāng)主機(jī)B構(gòu)建ICMP請(qǐng)求數(shù)據(jù)包時(shí)，ICMP的類型字段為0（回送應(yīng)答）。如果主機(jī)A在一定時(shí)間內(nèi)收到了主機(jī)B的應(yīng)答，則表明兩臺(tái)主機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)是可達(dá)的。

差錯(cuò)報(bào)文類型

差錯(cuò)報(bào)文主要產(chǎn)生于數(shù)據(jù)傳送發(fā)送錯(cuò)誤的時(shí)候，包括：目標(biāo)不可達(dá)（網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)、主機(jī)不可達(dá)、協(xié)議不可達(dá)、端口不可達(dá)、禁止分片等）、超時(shí)、參數(shù)問題、重定向（網(wǎng)絡(luò)重定向、主機(jī)重定向等）等。

IP 路由器無法將 IP 數(shù)據(jù)包發(fā)送給目標(biāo)地址時(shí)，會(huì)給發(fā)送端主機(jī)返回一個(gè)目標(biāo)不可達(dá)的 ICMP 消息，并在這個(gè)消息中顯示不可達(dá)的具體原因，原因記錄在 ICMP 包頭的代碼字段。

ping命令的工作過程

舉一個(gè)例子來描述「ping」命令的工作過程：

假設(shè)有兩個(gè)主機(jī)，主機(jī)A（192.168.0.1）和主機(jī)B（192.168.0.2），現(xiàn)在我們要監(jiān)測(cè)主機(jī)A和主機(jī)B之間網(wǎng)絡(luò)是否可達(dá)，在主機(jī)A上輸入命令：ping 192.168.0.2

1.發(fā)送端主機(jī)構(gòu)建ICMP請(qǐng)求數(shù)據(jù)包。ping命令會(huì)在主機(jī)A上構(gòu)建一個(gè) ICMP的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包包含多個(gè)字段，主要的有類型和序號(hào)。類型：在請(qǐng)求數(shù)據(jù)包中，類型字段為8；序號(hào)：主要用于區(qū)分連續(xù) ping 的時(shí)候發(fā)出的多個(gè)數(shù)據(jù)包。

每發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，序號(hào)會(huì)自動(dòng)加 1。為了能夠計(jì)算往返時(shí)間 RTT，它會(huì)在報(bào)文的數(shù)據(jù)部分插入發(fā)送時(shí)間。

2.IP層構(gòu)建IP數(shù)據(jù)包。ICMP協(xié)議會(huì)將這個(gè)數(shù)據(jù)包以及目標(biāo)IP（192.168.0.2）等信息一同交給IP層協(xié)議。IP層協(xié)議得到這些信息后，將源地址（即本機(jī)IP）、目標(biāo)地址（即目標(biāo)IP：192.168.0.2）、再加上一些其它的控制信息，構(gòu)建成一個(gè)IP數(shù)據(jù)包。

3.加入MAC地址。需要通過ARP映射表找出目標(biāo)IP（192.168.0.2）所對(duì)應(yīng)的MAC地址。當(dāng)拿到了目標(biāo)主機(jī)的MAC地址和本機(jī)MAC后，一并交給數(shù)據(jù)鏈路層，組裝成一個(gè)數(shù)據(jù)幀，依據(jù)以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問規(guī)則，將它們傳送出出去。

主機(jī)B收到數(shù)據(jù)幀后，進(jìn)行如下步驟：

1.檢查MAC地址，丟棄或接收，提取IP數(shù)據(jù)包。當(dāng)主機(jī)B收到這個(gè)數(shù)據(jù)幀之后，會(huì)首先檢查它的目標(biāo)MAC地址是不是本機(jī)，如果是就接收下來處理，接收之后會(huì)檢查這個(gè)數(shù)據(jù)幀，將數(shù)據(jù)幀中的IP數(shù)據(jù)包取出來，交給本機(jī)的IP層協(xié)議。

2.IP層檢查IP。IP層協(xié)議檢查完之后，再將ICMP數(shù)據(jù)包取出來交給ICMP協(xié)議處理。

3.構(gòu)建ICMP應(yīng)答包。應(yīng)答包的類型字段為 0，序號(hào)為接收到的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包中的序號(hào)。

4.應(yīng)答數(shù)據(jù)包回發(fā)給主機(jī)A。

在一定的時(shí)間內(nèi)，如果主機(jī)A收到了應(yīng)答包，則說明它與主機(jī)B之間網(wǎng)絡(luò)可達(dá)，如果沒有收到，則說明網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)。除了監(jiān)測(cè)是否可達(dá)以外，還可以利用應(yīng)答時(shí)間和發(fā)起時(shí)間之間的差值，計(jì)算出數(shù)據(jù)包的延遲耗時(shí)。

課堂練習(xí)

關(guān)于ICMP協(xié)議與ping命令如何工作我們已經(jīng)了解了，那對(duì)于我們?cè)谠粕洗罱ǖ膽?yīng)用，如何測(cè)試彈性云服務(wù)器間的通信狀況呢？

回憶一下，彈性云服務(wù)器數(shù)據(jù)流量的進(jìn)出是需要遵守安全組規(guī)則的，沒有安全組規(guī)則的允許，誰都不能訪問。

那我們就可以在安全組中添加放通ICMP協(xié)議的安全組規(guī)則，允許其他云服務(wù)器通過 ICMP 協(xié)議訪問該云服務(wù)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通過ping命令來測(cè)試彈性云服務(wù)器間的通信狀況了。

安全組規(guī)則配置如下：

原文標(biāo)題：爆文速遞| 網(wǎng)絡(luò)好不好，ping一下就知道

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