写给非网工的CCNA教程(3)聊聊ping命令后的原理

在我们工作中，相信大家都有接触并使用过ping命令，无论你是开发、测试、运维、网络、安全哪个职位。

当你想要知道从本地到目标设备/系统网络是否通畅时，这时候ping命令就派上用场了。而且ping命令除了windows系统、linux系统外，其他的网络设备，比如交换机、路由器、防火墙、负载均衡等等都支持。

1 ping命令调用ICMP协议

那ping命令后面的原理你知道吗？在本地敲入ping命令后，发生了些什么，然后就知道到目标设备/系统网络是否通畅？

其实在我们本地（比如windows，ip地址为10.74.97.116）敲入ping 10.75.97.125后，本地系统会发送一个ICMP数据包到目标设备10.74.97.125。如果目标设备收到以后就会回复此数据包，本地收到回复的数据包后，就知道到目标设备网络是通畅的。如果在一段时间内没有收到回复，说明网络不通或者目标设备没有开机等等一系列问题。

2 ICMP协议与OSI模型

那这个ICMP数据包是个什么鬼？其实这就得说道我们的TCP/IP协议族中的另一个协议了--ICMP协议，如下图所示，ICMP跟上文我们讲的ARP协议一样，位于OSI模型的第三层--网络层。

不过呢，我们的ARP协议是直接封装在底层网络（以太网）之上的，如下图所示。

但我们的ICMP协议，可不是直接封装在底层网络之上，而是在底层网络之上加了一层IP层，然后封装在IP层之上。IP层对应了TCP/IP协议中的一个非常重要的协议--IP协议，IP协议跟ARP、ICMP协议一样，也是位于OSI模型的网络层。关于IP协议和ICMP协议的字段内容如下图所示。

3 IP的报头

从上图我们可以看到IP报头的字段，不难看出IP的头部还是比较复杂的，而且长度不固定，因为IP头部包含了固定的20个字节和0--40个字节的options，所以说IP头部的长度范围是20--60字节。

我们终端关注IP报头的以下几个部分，余下的非网工可以不必掌握。

（1）Version：IP协议的版本，本系列教程中的IP协议都指IPv4协议，还有一个IPv6协议，不过它的头部可比IPv4头部简单多了；

（2）Header Length：IPv4头部长度，因IPv4头部长度不固定，需要一个字段指明头部的长度，该值要乘4，才是头部长度，字节为单位；

（3）Total Length：整个数据包的长度，包括IPv4的可变头部和载荷部分；

（4）Time to live：原来表示数据包生存周期，现在每当数据包经过一台路由器（或其他三层设备），该值减一，初始值有发送方控制；

（5）Protocol：因好多协议作为载荷被封装在IPv4协议里，需要一个字段区分这些不同的协议，本例中的1表示ICMP，如果是17则表示UDP，6表示TCP；

（6）Header Checksum：头部检验和，数据如果被篡改，可以通过此字段看出来，具体原理不展开；

（7）Source：源IP地址，也就是此数据包的发送者IP地址；

（8）Destination：目的IP地址，即此数据包的接收者IP地址。

4 ICMP的报头

从上图中，我们不难看出ICMP协议报头的字段，有type、code、checksum和data等部分。由于此ICMP协议封装在IPv4上，所以我们又称之为ICMPv4协议。同样的道理，ICMPv6协议是封装在IPv6协议上。

（1）type：表示ICMP的消息类型，长剑的type如下图所示；

我们ping命令发送数据包时，对应的type为8：Echo Request，对端回复ping命令的数据包，对应的type为0：Echo Reply，

（2）code：表示ICMP消息类型的子类型，常见的code如下图所示；

（3）checksum：检验和，作用也是通过此字段判断出数据是否被篡改。