当 Ping 命令后,背后发生了什么?


当 Ping 命令后,背后发生了什么?

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作者 | 木木匠
链接 | my.oschina.net/luozhou/blog/2992137
01 概览
对于 ping命令 , 想必只要是程序员都知道吧?当我们检查网络情况的时候 , 最先使用的命令肯定是ping命令吧?一般我们用ping查看网络情况 , 主要是检查两个指标:
  • 第一个是看看是不是超时
  • 第二个看看是不是延迟太高
如果超时那么肯定是网络有问题(禁 ping情况除外);如果延迟太高 , 网络情况肯定也是很糟糕的 。
那么对于 ping命令的原理 , ping是如何检查网络的?大家之前有了解吗?接下来我们来跟着ping命令走一圈 , 看看ping是如何工作的 。
02 环境准备和抓包
  • 环境准备
抓包工具:Wireshark 准备两台电脑 , 进行互 ping操作:
  1. A电脑(IP地址: 192.168.2.135/ mac地址:98:22:EF:E8:A8:87
  2. 【当 Ping 命令后,背后发生了什么?】B电脑(IP地址: 192.168.2.179/ MAC地址:90:A4:DE:C2:DF:FE
  • 抓包操作
打开 Wireshark , 选取指定的网卡进行抓包 , 进行 ping操作 , 在 A电脑上 ping B电脑的 IP
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抓包情况如下:
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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
03 深入解析
上图中抓包编号 54-132显示的就是整个ping命令的过程 , 我们知道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:
  • ICMP协议的产生背景
[RFC792]中说明了 ICMP产生的原因:由于互联网之间通讯会涉及很多网关和主机 , 为了能够报告数据错误 , 所以产生了ICMP协议 。也就是说ICMP协议就是为了更高效的转发 IP数据报和提高交付成功的机会 。
  • ICMP协议的数据格式

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根据上图我们知道了 ICMP协议头包含 4个字节 , 头部主要用来说明类型和校验ICMP报文 。下图是对应的类型和代码释义列表 , 我们后面分析抓包的时候会用到 。
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简单介绍完了 ICMP , 那么抓包过程中出现的ARP协议是什么呢?我们同样来简单解释下:
  • ARP协议
我们知道 , 在一个局域网中 , 计算机通信实际上是依赖于 MAC地址进行通信的 , 那么ARPAddressResolutionProtocol)的作用就是根据 IP地址查找出对应的 MAC地址 。
  • Ping过程解析
了解了上面的基础概念后 , 我们来分析下抓包的数据 , 其流程如下:
  1. A 电脑( 192.168.2.135)发起ping请求 , ping192.168.2.179
  2. A 电脑广播发起 ARP请求 , 查询192.168.2.179的 MAC地址 。
  3. B 电脑应答 ARP请求 , 向 A电脑发起单向应答 , 告诉 A电脑自己的 MAC地址为90:A4:DE:C2:DF:FE
  4. 知道了 MAC地址后 , 开始进行真正的 ping请求 , 由于 B电脑可以根据A电脑发送的请求知道 源 MAC地址 , 所以就可以根据源 MAC地址进行响应了 。


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