ping 原理

最近看了好多面试的题目，其中也被问到了关于ping的问题以及一些原理性的东西，于是拜读了很多人的博客，最后也是豁然开朗，决定总结一下，也是为了防止遗忘吧。

要想理解ping的原理，我们首先来看一下ARP的报文格式

其中op:

1：表示arp请求
2：表示arp应答
3：表示rarp请求
4：表示rarp应答

接下来，我们来看一个同一广播域内的ping报文：

我们的host2想要去ping host1，那么主机1就要封装二层报文，首先host2会查看自己的MAC地址表，看有没有host1的地址，如果没有，host2就会向外部发送ARP广播包
ARP帧报文格式如下：（省略了arp报文的硬件类型，上层协议类型，MAC地址长度，IP地址长度）

目的MAC	源MAC	帧类型	op	发送者MAC	发送者IP	目标MAC	目标IP
FF-FF-FF-FF-FF-FF	52-54-00-00-11-22	0806	1	52-54-00-00-11-22	192.168.1.2	00-00-00-00-00-00	192.168.1.1

首先，我们的交换机接收到报文以后，会查询交换机的MAC地址表（具有学习功能），如果有host1的MAC地址，直接返回给host2；如果没有，交换机就会向所有端口发送ARP广播，其他端口上的主机发现以后，如果目标不是自己，就会丢弃报文；直到host1主机接收到了报文以后，就会响应host1的MAC地址是多少，同时学习主机host2的MAC地址，并按照同样格式的ARP报文返回给host2.

host1返回的ARP帧报文：

目的MAC	源MAC	帧类型	op	发送者MAC	发送者IP	目标MAC	目标IP
52-54-00-00-11-22	52-54-00-00-11-11	0806	2	52-54-00-00-11-11	192.168.1.1	52-54-00-00-11-22	192.168.1.2

这个时候，主机host2已经学习到了host1的MAC地址，于是发送icmp报文

目的地址	源地址	…	源IP	目标IP	…	ICMP报文
52-54-00-00-11-11	52-54-00-00-11-22		192.168.1.2	192.168.1.1		Echo Request

host1收到报文之后，会复

目的地址	源地址	…	源IP	目标IP	…	ICMP报文
52-54-00-00-11-22	52-54-00-00-11-11		192.168.1.1	192.168.1.2		Echo Answer

接下来，我们来看一看不同广播域之间的ping

首先要确保全网可达！！！
如果我们的host2 还想ping主机，host2得先去找网关转发，但是如果说，它也不知道网关的情况下怎么办呢？它就会像ping host1那样，先发送ARP报文，确定网关的mac 然后发送icmp报文交给路由器。
我们省略arp报文
host2发送ICMP报文至网关

目的地址	源地址	…	源IP	目标IP	…	ICMP报文
52-54-00-00-11-33	52-54-00-00-11-22		192.168.1.2	192.168.2.1		Echo Request

当路由器接收到来自host2的icmp报文之后，发现目的地址的IP为192.168.2.1，查询路由发现，得找一个出去的接口，于是去掉原来的mac地址头，加上自己的mac地址头并且向host3转发，（如果网关也没有host3的mac，也得发送ARP报文问询，并且路由器的端口也能学习主机的mac地址，主机host3也能学习路由器的MAC地址），具体报文如下：

目的地址	源地址	…	源IP	目标IP	…	ICMP报文
52-54-00-00-11-55	52-54-00-00-11-44		192.168.1.2	192.168.2.1		Echo Request

主机host3已经学到了路由器的mac，这会就会返回icmp报文

目的地址	源地址	…	源IP	目标IP	…	ICMP报文
52-54-00-00-11-44	52-54-00-00-11-55		192.168.2.1	192.168.1.2		Echo Answer