ping命令的使用与实现原理剖析

ping简介

在诊断网络问题时，我们经常会使用ping命令。它可以快速告诉我们，某个域名是否可以可以访问，访问延时高不高。

虽然在网络日益复杂的今天，一台主机是否能够ping通，跟该主机是否能够连接上并没有必然的联系，但很多时候还是能够帮助我们发现不少的问题。

举个例子，广大IT群众最喜欢用百度来测试网络情况，用的就是ping。

➜  ~ ping www.baidu.com
PING www.a.shifen.com (14.215.177.38): 56 data bytes
64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=0 ttl=55 time=7.146 ms
64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=1 ttl=55 time=7.228 ms
64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=2 ttl=55 time=7.018 ms
64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=3 ttl=55 time=7.243 ms
^C
--- www.a.shifen.com ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 7.018/7.159/7.243/0.089 ms

ping输出分析

前面例子中，ping输出的内容包含三部分：

输出一：ping的主机对应的IP地址（进行了DNS解析），向该主机发送的数据包的大小（56字节）。

PING www.a.shifen.com (14.215.177.38): 56 data bytes

输出二：来自主机的响应信息。

icmp_seq：序列号，表示第几个个响应包（递增的数字）。
time：请求往返耗时。
ttl：IP数据报的ttl设置。
64 bytes：响应的数据包大小是64字节。

64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=0 ttl=55 time=7.146 ms
64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=1 ttl=55 time=7.228 ms
64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=2 ttl=55 time=7.018 ms
64 bytes from 14.215.177.38: icmp_seq=3 ttl=55 time=7.243 ms

输出三：ping整体请求/响应概览。

一共发送了4个ping请求，收到4个ping响应，丢包率是0%。
最小/平均/最大往返时间：7.018/7.159/7.243 ms。

--- www.a.shifen.com ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 7.018/7.159/7.243/0.089 ms

实现原理

ping命令主要基于ICMP（Internet Control Message Protocol）实现，它包含了两部分：客户端、服务器。

客户端：向服务端发送ICMP回显请求报文（echo message）。
服务端：向客户端返回ICMP回西显响应报文（echo reply message）。

ICMP报文通用格式如下：

类型：1个字节。8表示回显请求报文，0表示回显响应报文。
代码：1个字节。回显请求报文、回显响应报文时均为0。
校验和：2个字节。非重点，略过。
标识符：2个字节。发送ICMP报文的客户端进程的id，服务端会回传给客户端。因为同一个客户端可能同时运行多个ping程序，这样客户端收到回西显报文，可以知道是响应给哪个客户端进程的。
序列号：2个字节。从0开始，客户端每次发送新的回显请求时+1。服务端原样会传。
数据：6个字节。客户端记录回显请求的发送时间，服务端记录回西显响应的发送时间