ping的原理以及ICMP

ping 的原理：

     ping 程序是用來探測 主機到主機之間是否可通信，如果不能 ping到某台主機，表明不能和這台主機建立連接。

    ping 使用的是 ICMP協議， 它發送icmp回送請求消息給目的主機。 ICMP協議規定：目的主機必須返回ICMP回送應答消息給源主機。如果源主機在一定時間內收到應答，則認為主機可達。

    ICMP協議通過IP協議發送的，IP協議是一種無連接的，不可靠的數據包協議。

 

ping.exe的原理：

向指定的IP地址發送一定長度的數據包，按照約定，若指定IP地址存在的話，會返回同樣大小的數據包，當然，若在特定時間內沒有返回，就是“超時”，會被認為指定的IP地址不存在。

由於ping使用的是ICMP協議，有些防火牆軟件會屏蔽ICMP協議，所以有時候ping的結果只能作為參考，ping不通並不一定說明對方IP不存在。

 

Ping工作過程：

 

假定主機A的IP地址是192.168.1.1，主機B的IP地址是192.168.1.2，都在同一子網內，則當你在主機A上運行“ Ping 192.168.1.2”后，都發生了些什么呢?

 

1) 首先，Ping命令會構建一個固定格式的ICMP請求數據包，然后由ICMP協議將這個數據包連同地址“192.168.1.2”一起交給IP層協議（和ICMP一樣，實際上是一組后台運行的進程），

IP層協議將以地址“192.168.1.2”作為目的地址，本機IP地址作為源地址，加上一些其他的控制信息，構建一個IP數據包，並根據ARP協議在一個映射表中查找出IP地址192.168.1.2所對應的物理地址一並交給數據鏈路層。

后者構建一個數據幀，目的地址是IP層傳過來的物理地址，源地址則是本機的物理地址，還要附加上一些控制信息，依據以太網的介質訪問規則，將它們傳送出去。

其中映射表由ARP實現，ARP(Address Resolution Protocol)是地址解析協議,是一種將IP地址轉化成物理地址的協議。

ARP具體說來就是將網絡層（IP層，也就是相當於OSI的第三層）地址解析為數據連接層（MAC層，也就是相當於OSI的第二層）的MAC地址。

2) 主機B收到這個數據幀后，先檢查它的目的地址，並和本機的物理地址對比，如符合，則接收；否則丟棄。

接收后檢查該數據幀，將IP數據包從幀中提取出來，交給本機的IP層協議。同樣，IP層檢查后，將有用的信息提取后交給ICMP協議，后者處理后，馬上構建一個ICMP應答包，發送給主機A，其過程和主機A發送ICMP請求包到主機B一模一樣。

即先由IP地址，在網絡層傳輸，然后再根據mac地址由數據鏈路層傳送到目的主機

 

 

1.IMCP協議介紹

前面講到了，IP協議並不是一個可靠的協議，它不保證數據被送達，那么，自然的，保證數據送達的工作應該由其他的模塊來完成。其中一個重要的模塊就是ICMP(網絡控制報文)協議。

當傳送IP數據包發生錯誤－－比如主機不可達，路由不可達等等，ICMP協議將會把錯誤信息封包，然后傳送回給主機。給主機一個處理錯誤的機會，這 也就是為什么說建立在IP層以上的協議是可能做到安全的原因。ICMP數據包由8bit的錯誤類型和8bit的代碼和16bit的校驗和組成。而前 16bit就組成了ICMP所要傳遞的信息。

盡管在大多數情況下，錯誤的包傳送應該給出ICMP報文，但是在特殊情況下，是不產生ICMP錯誤報文的。如下

1. ICMP差錯報文不會產生ICMP差錯報文（出IMCP查詢報文）（防止IMCP的無限產生和傳送）
2. 目的地址是廣播地址或多播地址的IP數據報。
3. 作為鏈路層廣播的數據報。
4. 不是IP分片的第一片。
5. 源地址不是單個主機的數據報。這就是說，源地址不能為零地址、環回地址、廣播地 址或多播地址。

雖然里面的一些規定現在還不是很明白，但是所有的這一切規定，都是為了防止產生ICMP報文的無限傳播而定義的。

ICMP協議大致分為兩類，一種是查詢報文，一種是差錯報文。其中查詢報文有以下幾種用途:

1. ping查詢
2. 子網掩碼查詢（用於無盤工作站在初始化自身的時候初始化子網掩碼）
3. 時間戳查詢（可以用來同步時間）

而差錯報文則產生在數據傳送發生錯誤的時候。就不贅述了。

2.ICMP的應用--ping

ping可以說是ICMP的最著名的應用，當我們某一個網站上不去的時候。通常會ping一下這個網站。ping會回顯出一些有用的信息。一般的信息如下:

Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255 Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255 Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255 Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
Ping statistics for 10.4.24.1:     Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds:     Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

ping這個單詞源自聲納定位，而這個程序的作用也確實如此，它利用ICMP協議包來偵測另一個主機是否可達。原理是用類型碼為0的ICMP發請 求，受到請求的主機則用類型碼為8的ICMP回應。ping程序來計算間隔時間，並計算有多少個包被送達。用戶就可以判斷網絡大致的情況。我們可以看到， ping給出來了傳送的時間和TTL的數據。我給的例子不太好，因為走的路由少，有興趣地可以ping一下國外的網站比如sf.net，就可以觀察到一些 丟包的現象，而程序運行的時間也會更加的長。 ping還給我們一個看主機到目的主機的路由的機會。這是因為，ICMP的ping請求數據報在每經過一個路由器的時候，路由器都會把自己的ip放到該數 據報中。而目的主機則會把這個ip列表復制到回應icmp數據包中發回給主機。但是，無論如何，ip頭所能紀錄的路由列表是非常的有限。如果要觀察路由， 我們還是需要使用更好的工具，就是要講到的Traceroute(windows下面的名字叫做tracert)。

3.ICMP的應用--Traceroute

Traceroute是用來偵測主機到目的主機之間所經路由情況的重要工具，也是最便利的工具。前面說到，盡管ping工具也可以進行偵測，但是，因為ip頭的限制，ping不能完全的記錄下所經過的路由器。所以Traceroute正好就填補了這個缺憾。

Traceroute的原理是非常非常的有意思，它受到目的主機的IP后，首先給目的主機發送一個TTL=1（還記得TTL是什么嗎？）的UDP(后面就 知道UDP是什么了)數據包，而經過的第一個路由器收到這個數據包以后，就自動把TTL減1，而TTL變為0以后，路由器就把這個包給拋棄了，並同時產生 一個主機不可達的ICMP數據報給主機。主機收到這個數據報以后再發一個TTL=2的UDP數據報給目的主機，然后刺激第二個路由器給主機發ICMP數據 報。如此往復直到到達目的主機。這樣，traceroute就拿到了所有的路由器ip。從而避開了ip頭只能記錄有限路由IP的問題。

有人要問，我怎么知道UDP到沒到達目的主機呢？這就涉及一個技巧的問題，TCP和UDP協議有一個端口號定義，而普通的網絡程序只監控少數的幾個號碼較 小的端口，比如說80,比如說23,等等。而traceroute發送的是端口號>30000(真變態)的UDP報，所以到達目的主機的時候，目的 主機只能發送一個端口不可達的ICMP數據報給主機。主機接到這個報告以后就知道，主機到了。

 

轉自：http://www.cnblogs.com/Akagi201/archive/2012/03/26/2418475.html