摘要：在測試和部署網絡通信應用時，我們經常會遇到網絡不通的問題，一般都會想到ping一下。本文將帶您了解ping命令的作用和原理~
在測試和部署網絡通信應用時，我們經常會遇到網絡不通的問題。一般都會想到ping一下。那么ping命令的作用和原理到底是什么呢？
ping 命令是基於 ICMP 協議來工作的，要明白ping, 先了解下ICMP協議吧~
ICMP協議
ICMP全稱為互聯網控制報文協議（Internet Control Message Protocol）。
那么具體是怎么“控制”的呢？
在復雜的網絡傳輸環境里，數據包常常會遇到各種問題導致傳輸失敗。網絡層的IP協議是一種無連接的，不可靠的數據包協議，它並不能保證數據一定被送達，因此，我們需要其它的協議，在數據包傳發送異常時，能將異常信息傳回來，這樣才可以調整傳輸策略，以此來控制整個局面。
ICMP協議格式
ICMP 協議是通過IP協議來發送的，報文封裝在 IP 包里面。如下：
ICMP報文格式：
ICMP數據包由8bit的類型字段和8bit的代碼字段以及16bit的校驗字段再加上選項數據組成。
ICMP報文大致分為兩類：查詢報文類型和差錯報文類型。
查詢報文類型
查詢報文主要應用於ping查詢、子網掩碼查詢、時間戳查詢等。
ping命令其實就是對ICMP協議查詢報文類型的使用。
主機A ping 主機B時，ping命令在主機A構建ICMP請求數據包時，ICMP的類型字段為8（回送請求），當主機B構建ICMP請求數據包時，ICMP的類型字段為0（回送應答）。如果主機A在一定時間內收到了主機B的應答，則表明兩台主機之間網絡是可達的。
差錯報文類型
差錯報文主要產生於數據傳送發送錯誤的時候，包括：目標不可達（網絡不可達、主機不可達、協議不可達、端口不可達、禁止分片等）、超時、參數問題、重定向（網絡重定向、主機重定向等）等。
IP 路由器無法將 IP 數據包發送給目標地址時，會給發送端主機返回一個目標不可達的 ICMP 消息，並在這個消息中顯示不可達的具體原因，原因記錄在 ICMP 包頭的代碼字段。
ping命令的工作過程
舉一個例子來描述「ping」命令的工作過程：
假設有兩個主機，主機A（192.168.0.1）和主機B（192.168.0.2），現在我們要監測主機A和主機B之間網絡是否可達，
在主機A上輸入命令：ping 192.168.0.2
1）發送端主機構建ICMP請求數據包。ping命令會在主機A上構建一個 ICMP的請求數據包。數據包包含多個字段，主要的有類型和序號。
類型：在請求數據包中，類型字段為8；
序號：主要用於區分連續 ping 的時候發出的多個數據包。
每發出一個請求數據包，序號會自動加 1。為了能夠計算往返時間 RTT，它會在報文的數據部分插入發送時間。
2）IP層構建IP數據包。 ICMP協議會將這個數據包以及目標IP（192.168.0.2）等信息一同交給IP層協議。IP層協議得到這些信息后，將源地址（即本機IP）、目標地址（即目標IP：192.168.0.2）、再加上一些其它的控制信息，構建成一個IP數據包。
3）加入MAC地址。需要通過ARP映射表找出目標IP（192.168.0.2）所對應的MAC地址。當拿到了目標主機的MAC地址和本機MAC后，一並交給數據鏈路層，組裝成一個數據幀，依據以太網的介質訪問規則，將它們傳送出出去。
主機B收到數據幀后，進行如下步驟：
- 檢查MAC地址，丟棄或接收，提取IP數據包。當主機B收到這個數據幀之后，會首先檢查它的目標MAC地址是不是本機，如果是就接收下來處理，接收之后會檢查這個數據幀，將數據幀中的IP數據包取出來，交給本機的IP層協議。
- IP層檢查IP。IP層協議檢查完之后，再將ICMP數據包取出來交給ICMP協議處理。
- 構建ICMP應答包。應答包的類型字段為 0，序號為接收到的請求數據包中的序號。
- 應答數據包回發給主機A。
在一定的時間內，如果主機A收到了應答包，則說明它與主機B之間網絡可達，如果沒有收到，則說明網絡不可達。除了監測是否可達以外，還可以利用應答時間和發起時間之間的差值，計算出數據包的延遲耗時。
課堂練習
關於ICMP協議與ping命令如何工作我們已經了解了，那對於我們在雲上搭建的應用，如何測試彈性雲服務器間的通信狀況呢？
回憶一下，彈性雲服務器數據流量的進出是需要遵守安全組規則的，沒有安全組規則的允許，誰都不能訪問。
那我們就可以在安全組中添加放通ICMP協議的安全組規則，允許其他雲服務器通過 ICMP 協議訪問該雲服務器，進而實現通過ping命令來測試彈性雲服務器間的通信狀況了。
安全組規則配置如下：
獲取更多安全組信息，請戳這里。
本文分享自華為雲社區《【雲小課】基礎服務第65課 網絡知識一籮筐——網絡好不好，ping一下就知道》，原文作者：雲小萌。