對於Ping的過程，你真的瞭解嗎？

時間 2019-11-07

標籤對於 ping 過程瞭解简体版

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1、概覽

對於ping命令，想必只要是程序員都知道吧？當咱們檢查網絡狀況的時候，最早使用的命令確定是ping命令吧？通常咱們用ping查看網絡狀況，主要是檢查兩個指標，第一個是看看是否是超時，第二個看看是否是延遲過高。若是超時那麼確定是網絡有問題啦（禁ping狀況除外），若是延遲過高，網絡狀況確定也是很糟糕的。那麼對於ping命令的原理，ping是如何檢查網絡的？你們以前有了解嗎？接下來咱們來跟着ping命令走一圈，看看ping是如何工做的。html

2、環境準備和抓包

2.1 環境準備程序員

1.抓包工具。我這裏使用Wireshark。編程

2.我準備了兩臺電腦，進行ping的操做。 ip地址分別爲：設計模式

A電腦：192.168.2.135緩存

mac地址：98:22:EF:E8:A8:87網絡

B電腦：192.168.2.179工具

MAC：90:A4:DE:C2:DF:FEpost

2.2 抓包操做測試

打開 Wireshark，選取指定的網卡進行抓包，進行ping操做，在A電腦上ping B電腦的ip計算機網絡

圖a

抓包狀況以下：

圖b

這裏先簡單的介紹下Wireshark的控制面板，這個面板包含7個字段，分別是：

NO.編號
Time:包的時間戳
Source:源地址
Destination:目標地址
Protocol:協議
Length:包長度
Info:數據包附加信息

3、深刻解析

上圖中抓包編號54-132顯示的就是整個ping命令的過程，咱們知道ping命令不是依託於TCP或者UDP這種傳輸層協議的，而是依託於ICMP協議實現的，那麼什麼是ICMP協議呢？這裏簡單介紹下：

3.1 ICMP協議的產生背景

[RFC792]中說明了ICMP產生的緣由：因爲互聯網之間通信會涉及不少網關和主機，爲了可以報告數據錯誤，因此產生了ICMP協議。也就是說ICMP協議就是爲了更高效的轉發IP數據報和提升交付成功的機會。

3.2 ICMP協議的數據格式

圖c 根據上圖咱們知道了ICMP協議頭包含4個字節，頭部主要用來講明類型和校驗ICMP報文。下圖是對應的類型和代碼釋義列表，咱們後面分析抓包的時候會用到。

圖d 簡單介紹完了ICMP，那麼抓包過程當中出現的ARP協議是什麼呢？咱們一樣來簡單解釋下：

3.3 ARP協議

咱們知道，在一個局域網中，計算機通訊其實是依賴於MAC地址進行通訊的，那麼ARP（Address Resolution Protocol）的做用就是根據IP地址查找出對應ip地址的MAC地址。

3.4 Ping過程解析

瞭解了上面的基礎概念後，咱們來分析下抓包的數據。圖b的流程以下：

A電腦（192.168.2.135）發起ping請求，ping 192.168.2.179
A電腦廣播發起ARP請求，查詢 192.168.2.179的MAC地址。
B電腦應答ARP請求，向A電腦發起單向應答，告訴A電腦本身的MAC地址爲90:A4:DE:C2:DF:FE
知道了MAC地址後，開始進行真正的ping請求，因爲B電腦能夠根據A電腦發送的請求知道源MAC地址，全部就能夠根據源MAC地址進行響應了。

上面的請求過程我畫成流程圖比較直觀一點：

觀察仔細的朋友可能已經發現，Ping4次請求和響應結束後，還有一次B電腦對A電腦的ARP請求，這是爲何呢？這裏我猜想應該是有2個緣由：

1.因爲ARP有緩存機制，爲了防止ARP過時，結束後從新更新下ARP緩存，保證下次請求能去往正確的路徑，若是ARP過時就會致使出現一次錯誤，從而影響測試準確性。

2.因爲ping命令的響應時間是根據請求包和響應包的時間戳計算出來的，因此一次ARP過程也是會消耗時間。這裏提早緩存最新的ARP結果就是節省了下次ping的arp時間。

爲了驗證咱們的猜想，我再進行一次ping操做，抓包看看是否是和咱們猜想的同樣。此時，計算機裏面已經有了ARP的緩存，咱們執行ARP -a 看看緩存的arp列表：

咱們看看第二次ping的抓包

咱們看到上圖中在真正ping以前並無進行一次ARP請求，這也就是說，直接拿了緩存中的arp來執行了，另外當B計算機進行響應以前仍是進行了一次ARP請求，它仍是要確認下以前的ARP緩存是否爲正確的。而後結束ping操做以後，一樣在發一次ARP請求，更新下本身的ARP緩存。這裏和咱們的猜測基本一致。

弄懂了ping的流程以後咱們來解析下以前解釋的ICMP數據結果是否和抓包的一致。咱們來點擊一個ping request看看ICMP協議詳情

圖中紅框內就行ICMP協議的詳情了，這裏的Type=8,code=0,校驗是正確。咱們對比圖d,就知道了這是一個請求報文。咱們再點擊Response frame:57，這裏說明響應報文在序號57。詳情以下：

上圖的響應報文，Type=0,code=0。這裏知道就是響應報文了，而後最後就是根據請求和響應的時間戳計算出來的響應延遲。3379.764 ms-3376.890 ms=2.874 ms.

4、總結

咱們分析了一次完整的ping請求過程，ping命令是依託於ICMP協議的，ICMP協議的存在就是爲了更高效的轉發IP數據報和提升交付成功的機會。ping命令除了依託於ICMP，在局域網下還要藉助於ARP協議，ARP協議能根據IP地址查出計算機MAC地址。ARP是有緩存的，爲了保證ARP的準確性，計算機會更新ARP緩存。