ping 及 ICMP 原理
ping的原理以及工作过程
ping的原理
ping 程序是用来探测主机到主机之间是否可通信,如果不能ping到某台主机,表明不能和这台主机建立连接。
ping 使用的是ICMP协议,它发送icmp回送请求消息给目的主机。ICMP协议规定:目的主机必须返回ICMP回送应答消息给源主机。如果源主机在一定时间内收到应答,则认为主机可达。
ICMP协议通过IP协议发送的,IP协议是一种无连接的,不可靠的数据包协议。在Unix/Linux,序列号从0开始计数,依次递增。而Windows ping程序的ICMP序列号是没有规律。
ICMP协议在实际传输中数据包:20字节IP首部 + 8字节ICMP首部+ 1472字节<数据大小>38字节
ICMP报文格式:IP首部(20字节)+8位类型+8位代码+16位校验和+(不同的类型和代码,格式也有所不同)
Ping工作过程
假定主机A的IP地址是192.168.1.1,主机B的IP地址是192.168.1.2,都在同一子网内,则当你在主机A上运行“Ping 192.168.1.2”后,都发生了些什么呢?
首先,Ping命令会构建一个固定格式的ICMP请求数据包,然后由ICMP协议将这个数据包连同地址“192.168.1.2”一起交给IP层协议(和ICMP一样,实际上是一组后台运行的进程),IP层协议将以地址“192.168.1.2”作为目的地址,本机IP地址作为源地址,加上一些其他的控制信息,构建一个IP数据包,并在一个映射表中查找出IP地址192.168.1.2所对应的物理地址(也叫MAC地址,熟悉网卡配置的朋友不会陌生,这是数据链路层协议构建数据链路层的传输单元——帧所必需的),一并交给数据链路层。后者构建一个数据帧,目的地址是IP层传过来的物理地址,源地址则是本机的物理地址,还要附加上一些控制信息,依据以太网的介质访问规则,将它们传送出去。其中映射表由ARP实现。ARP(Address Resolution Protocol)是地址解析协议,是一种将IP地址转化成物理地址的协议。ARP具体说来就是将网络层(IP层,也就是相当于OSI的第三层)地址解析为数据连接层(MAC层,也就是相当于OSI的第二层)的MAC地址。
主机B收到这个数据帧后,先检查它的目的地址,并和本机的物理地址对比,如符合,则接收;否则丢弃。接收后检查该数据帧,将IP数据包从帧中提取出来,交给本机的IP层协议。同样,IP层检查后,将有用的信息提取后交给ICMP协议,后者处理后,马上构建一个ICMP应答包,发送给主机A,其过程和主机A发送ICMP请求包到主机B一模一样。即先由IP地址,在网络层传输,然后再根据mac地址由数据链路层传送到目的主机。
ICMP协议
IP协议并不是一个可靠的协议,它不保证数据被送达,保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP(网络控制报文)协议。
当传送IP数据包发生错误--比如主机不可达,路由不可达等等,ICMP协议将会把错误信息封包,然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会,这 也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。ICMP数据包由8bit的错误类型和8bit的代码和16bit的校验和组成。而前 16bit就组成了ICMP所要传递的信息。
尽管在大多数情况下,错误的包传送应该给出ICMP报文,但是在特殊情况下,是不产生ICMP错误报文的。如下
ICMP差错报文不会产生ICMP差错报文(出IMCP查询报文)(防止IMCP的无限产生和传送)
目的地址是广播地址或多播地址的IP数据报。
作为链路层广播的数据报。
不是IP分片的第一片。
源地址不是单个主机的数据报。这就是说,源地址不能为零地址、环回地址、广播地 址或多播地址。
虽然里面的一些规定现在还不是很明白,但是所有的这一切规定,都是为了防止产生ICMP报文的无限传播而定义的。
ICMP协议大致分为两类,一种是查询报文,一种是差错报文。其中查询报文有以下几种用途:
ping查询
子网掩码查询(用于无盘工作站在初始化自身的时候初始化子网掩码)
时间戳查询(可以用来同步时间)
而差错报文则产生在数据传送发生错误的时候。就不赘述了。