对于Ping的过程，你真的了解吗？

时间 2019-11-07

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1、概览

对于ping命令，想必只要是程序员都知道吧？当咱们检查网络状况的时候，最早使用的命令确定是ping命令吧？通常咱们用ping查看网络状况，主要是检查两个指标，第一个是看看是否是超时，第二个看看是否是延迟过高。若是超时那么确定是网络有问题啦（禁ping状况除外），若是延迟过高，网络状况确定也是很糟糕的。那么对于ping命令的原理，ping是如何检查网络的？你们以前有了解吗？接下来咱们来跟着ping命令走一圈，看看ping是如何工做的。html

2、环境准备和抓包

2.1 环境准备程序员

1.抓包工具。我这里使用Wireshark。编程

2.我准备了两台电脑，进行ping的操做。 ip地址分别为：设计模式

A电脑：192.168.2.135缓存

mac地址：98:22:EF:E8:A8:87网络

B电脑：192.168.2.179工具

MAC：90:A4:DE:C2:DF:FEpost

2.2 抓包操做测试

打开 Wireshark，选取指定的网卡进行抓包，进行ping操做，在A电脑上ping B电脑的ip计算机网络

图a

抓包状况以下：

图b

这里先简单的介绍下Wireshark的控制面板，这个面板包含7个字段，分别是：

NO.编号
Time:包的时间戳
Source:源地址
Destination:目标地址
Protocol:协议
Length:包长度
Info:数据包附加信息

3、深刻解析

上图中抓包编号54-132显示的就是整个ping命令的过程，咱们知道ping命令不是依托于TCP或者UDP这种传输层协议的，而是依托于ICMP协议实现的，那么什么是ICMP协议呢？这里简单介绍下：

3.1 ICMP协议的产生背景

[RFC792]中说明了ICMP产生的缘由：因为互联网之间通信会涉及不少网关和主机，为了可以报告数据错误，因此产生了ICMP协议。也就是说ICMP协议就是为了更高效的转发IP数据报和提升交付成功的机会。

3.2 ICMP协议的数据格式

图c 根据上图咱们知道了ICMP协议头包含4个字节，头部主要用来讲明类型和校验ICMP报文。下图是对应的类型和代码释义列表，咱们后面分析抓包的时候会用到。

图d 简单介绍完了ICMP，那么抓包过程当中出现的ARP协议是什么呢？咱们一样来简单解释下：

3.3 ARP协议

咱们知道，在一个局域网中，计算机通讯其实是依赖于MAC地址进行通讯的，那么ARP（Address Resolution Protocol）的做用就是根据IP地址查找出对应ip地址的MAC地址。

3.4 Ping过程解析

了解了上面的基础概念后，咱们来分析下抓包的数据。图b的流程以下：

A电脑（192.168.2.135）发起ping请求，ping 192.168.2.179
A电脑广播发起ARP请求，查询 192.168.2.179的MAC地址。
B电脑应答ARP请求，向A电脑发起单向应答，告诉A电脑本身的MAC地址为90:A4:DE:C2:DF:FE
知道了MAC地址后，开始进行真正的ping请求，因为B电脑能够根据A电脑发送的请求知道源MAC地址，全部就能够根据源MAC地址进行响应了。

上面的请求过程我画成流程图比较直观一点：

观察仔细的朋友可能已经发现，Ping4次请求和响应结束后，还有一次B电脑对A电脑的ARP请求，这是为何呢？这里我猜想应该是有2个缘由：

1.因为ARP有缓存机制，为了防止ARP过时，结束后从新更新下ARP缓存，保证下次请求能去往正确的路径，若是ARP过时就会致使出现一次错误，从而影响测试准确性。

2.因为ping命令的响应时间是根据请求包和响应包的时间戳计算出来的，因此一次ARP过程也是会消耗时间。这里提早缓存最新的ARP结果就是节省了下次ping的arp时间。

为了验证咱们的猜想，我再进行一次ping操做，抓包看看是否是和咱们猜想的同样。此时，计算机里面已经有了ARP的缓存，咱们执行ARP -a 看看缓存的arp列表：

咱们看看第二次ping的抓包

咱们看到上图中在真正ping以前并无进行一次ARP请求，这也就是说，直接拿了缓存中的arp来执行了，另外当B计算机进行响应以前仍是进行了一次ARP请求，它仍是要确认下以前的ARP缓存是否为正确的。而后结束ping操做以后，一样在发一次ARP请求，更新下本身的ARP缓存。这里和咱们的猜测基本一致。

弄懂了ping的流程以后咱们来解析下以前解释的ICMP数据结果是否和抓包的一致。咱们来点击一个ping request看看ICMP协议详情

图中红框内就行ICMP协议的详情了，这里的Type=8,code=0,校验是正确。咱们对比图d,就知道了这是一个请求报文。咱们再点击Response frame:57，这里说明响应报文在序号57。详情以下：

上图的响应报文，Type=0,code=0。这里知道就是响应报文了，而后最后就是根据请求和响应的时间戳计算出来的响应延迟。3379.764 ms-3376.890 ms=2.874 ms.

4、总结

咱们分析了一次完整的ping请求过程，ping命令是依托于ICMP协议的，ICMP协议的存在就是为了更高效的转发IP数据报和提升交付成功的机会。ping命令除了依托于ICMP，在局域网下还要借助于ARP协议，ARP协议能根据IP地址查出计算机MAC地址。ARP是有缓存的，为了保证ARP的准确性，计算机会更新ARP缓存。