本文是对网络连通性测试的常用工具ping命令较为详细的介绍

1. ping命令简介

Ping是因特网包探测器，是使用ICMP回显请求报文和ICMP回显应答报文来测试主机之间连通性，用来诊断网络的工具。

    Ping使用的是ICMP回显请求报文和ICMP回显应答报文，那么，

ICMP回显请求报文和回显应答格式如下：

不同类型的ICMP报文由报文中的类型和代码共同决定

Ping命令中使用到ICMP报文中类型字段为0和8的询问报文，其中，8表示请求报文，0表示应答报文，代码字段均为0。

ICMP报文作为IP数据报的数据部分，加上IP数据报首部组成IP数据报发送出去。

2．实验部分

拓扑结构如图1（路由器：左边端口设为1，右边端口设为2）

                                                                                                                       图1

• PC1能Ping通PC2

进入PC1 DOS界面，键入：ping 10.1.20.101，结果如下图2：

图2

可以看到默认情况下win XP是发出四个Ping包，由图中可知网络状态良好，并无丢包。

主机PC1发送IP数据报给不同网段的PC2，得通过与PC1连接在同一网段的路由器Router来转发。但是PC1发现自己的arp高速缓存中并不存在路由器Router的ip与MAC映射关系，于是广播一个arp请求，如图3。在图4展现了此广播的具体信息，目的MAC为广播地址，源MAC为PC1的MAC地址，发送端MAC，发送端IP，以及目的端ip，目的端待填写的MAC（全零）。

                                                                    图3.PC1上的抓包

                                                                  图4.PC1抓包的第一帧

路由器Router（linux搭建的）接收到此arp广播请求，查看目的端ip发现是自己的ip，则会将PC1的ip和MAC对应关系更新到自己的arp表中，如图5，并且会将自己端口1的MAC地址填充到发送端MAC，发送端ip变为路由器Router端口1对应的ip，目的端MAC和ip分别填写PC1的MAC和ip，如图5，然后以arp单播形式应答给PC1，PC1接着发送ICMP请求报文到ICMP。

                                                                图5.Router中的arp表

                                                           图6.Router端口1上抓包

 

端口2上抓包如图7，由第一帧可知路由器Router由端口2送一个arp广播请求，收到一个arp应答包（路由器收到PC1的ICMP回显请求报文，转发前查看自己的ARP表项，没有找到目的端对应的ARP表项，因此发送ARP请求），并将PC2的ip和MAC地址更新到自己的arp表中，如图5，第二行。

                                                     

                                                                        图7.Router端口2上抓包

PC1收到Router的arp应答后，将Router所对应的ip和MAC映射关系写入arp表中，如图8。接着向PC2发送ICMP回显请求报文，如图9，由数据链路层进行数据封装，目的MAC是路由器Router端口1的MAC地址，源MAC是PC1的MAC地址，目的ip是PC2 的ip，源IP是PC1的ip。

                                              图8.PC1上arp表

                                                             图9.Client上抓包第三帧

PC2收到Router的arp广播后，将Router端口2对应的ip与MAC映射关系写入arp表中，如图10。路由器Router在收到PC1发来的ICMP回显请求报文后，通过查找路由表，发现有到达PC2的路由，查看arp表，然后把数据帧进行重新封装，目的MAC地址变为PC2的MAC，源MAC变为端口2对应MAC，目的ip与源ip不变，然后由端口2，将此数据报发给PC2，如图11。

                                               图10.PC2上arp表

                                                                  图11.端口2上抓包第三帧

PC2收到ICMP回显请求报文，返回一个ICMP回显应答报文，如图12，经过路由器后送到PC1（数据帧进入路由器后具体变化与上面类似，这儿不再讨论），PC1收到回显应答后，又继续发送ICMP请求报文。

图12.Server上抓包

• PC2关机状态

当PC2关机状态，PC1发送四个ping包，收到了四个目的主机不可达报文，如图13

                                             

                                              图13.PC2关机

PC1 ping PC2过程，首先广播arp请求获得端口1对应ip与MAC映射关系，写入PC1 的arp表，路由器arp表中也将PC1的ip与MAC映射关系写入自己的arp表（这个过程与上面PC1能ping通PC2过程一致），如图14、15。

                                                      图14.路由器arp表

                                                         图15.PC1的arp表

但是路由器端口2广播arp请求，并未收到来自PC2的arp应答包，然后每隔一定时间广播一个arp请求，抓包查看大约时间间隔为1s（不同系统不一样），如图16、17（后续未截图，已经查看）

                                                       图16.端口2抓包第二帧

                                               图17.端口2抓包第三帧

PC1向路由器发送ICMP回显请求报文，由于arp表中并不能找到PC2的ip与MAC对应关系，大约三秒左右（不同系统处理不一样）由路由器向PC1回一个ICMP主机不可达报文，如图18、19（后续未截图，已经查看）。

                                                     图18.端口1抓包第三帧

                                                     图19.端口1抓包第四帧