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1、ping原理及应用介绍Ping程序的实质是利用了ICMP请求回显和回显应答报文，但ARP请求和应答报文也在其中起了非常重要的作用。 Ping的逻辑过程以从PC1 ping PC2（命令：ping 11.1.1.2 -I 10.1.1.1）为例说明Ping的逻辑过程。1、ping程序生成一个ICMP请求回显报文。ICMP报文沿协议栈向下传输到ip层，封装ip头，包含源地址IP与目的地址IP。在此封装过程中，IP层已经根据IP地址和掩码判断出了源IP与目的IP不属于同一网段（网段判断的规则为：把IP地址的高XX位保留，其余位置0，IP地址共有四段，每段8位，共32位，顺序为左高右低。比如PC1的I
2、P：10.1.1.1，掩码24，IP所属的网段为10.1.1.0-10.1.1.255），如图1所示。2、ICMP报文再向下传到链路层，准备进行以太帧头的封装，但由于无法知道目的mac地址，暂时无法进行封装，如图2所示。3、由于已经知道了源IP与目的IP不属于同一网段，故主机要查找FIB表，找自己的下一跳，分以下两种情况： 如果没找到下一跳，则得不到下一跳的ip，自然也得不到下一跳的mac地址，以太帧头无法进行封装，于是就ping不通。 如果找到了下一跳，得到了下一跳的ip，但此时还不知道下一跳的mac，故要发送ARP广播请求。ARP的请求或应答分组格式如图3所示，参数如表1所示。说明：以太首
3、部中的以太网目的地址与ARP请求中的目的以太网地址是不一样的，前者为全1，表示广播，这样才能被所有直连设备接收到。后者是下一跳的mac地址，因为未知，所以填充为全0。但以太首部中的以太网源地址和ARP请求中的发送端以太网地址是一样的，为重复信息。FIB（Forward Information Base）表：即路由表。3、下一跳（RTA b口 10.1.1.2/24）收到此请求以后，发现请求所对应的IP地址是自己，于是回复一个ARP单播应答给PC1，此应答包含了10.1.1.2/24所对应的mac地址，按图3所示对应的ARP参数如表2所示。说明：在ARP应答中，以太首部中的源地址和目的地址与AR
4、P应答报文中的发送端地址和目的地址完全相同。 以ARP Request为例说明ARP分组格式的参数填写，界面如图4所示。00 01为硬件类型，值为1表示以太网地址。08 00为协议类型，值为8表示IP地址。06表示硬件地址长度为6字节。04表示协议地址长度为4字节。00 01表示OP，值为1表示是ARP请求。00 e0 fc 01 a5 03表示发送端以太网地址。c0 a8 62 01表示发送端IP地址。00 00 00 00 00 00表示目的以太网地址为未知。c0 a8 62 02表示目的IP地址。5、PC1此时已经收到ARP应答，得到了下一跳的mac地址，进行以太帧头的封装。然后将数据报
5、发送给RTA。说明：以后很可能RTA也要向PC1进行数据传送，为避免总是发送ARP请求及应答，减少网络上的通信量采取以下做法：当PC1向RTA发送ARP请求时，就已经将自己的IP地址到物理地址的映射写入ARP请求中。当RTA收到PC1的ARP请求后，RTA就将PC1的这一映射写入到了自己的ARP缓存中。6、RTA收到数据报后，拆掉以太帧头，上送到IP层，发现IP首部中的目的IP地址11.1.1.2/24不是自己，需要转发，故查找自己的路由表，重新进行数据报的封装。7、当封装到以太帧头时，发现目的mac地址（11.1.1.2/24对应的mac地址）未知，故也要发ARP广播请求。在此ARP请求中：
6、以太网源地址为RTA to PC2的mac地址，即11.1.1.1/24对应的mac地址。OP为1，表示ARP请求。发送端以太网地址为RTA to PC2的mac地址，即11.1.1.1/24对应的mac地址。发送端IP地址为RTA to PC2的IP地址，即11.1.1.1/24。目的以太网地址为未知，以全0填充。目的IP地址为PC2的IP地址11.1.1.2/24。8、PC2收到此请求以后，发现请求所对应的IP地址是自己，于是回复一个ARP单播应答给RTA，此应答包含了11.1.1.2/24所对应的mac地址。在此ARP应答中：以太网目的地址为RTA to PC2的mac地址，即11.1.
7、1.1/24对应的mac地址。以太网源地址为PC2的mac地址，即11.1.1.2/24对应的mac地址。OP为2，表示ARP应答。发送端以太网地址为PC2的mac地址，即11.1.1.2/24对应的mac地址。发送端IP地址为PC2的IP地址，即11.1.1.2/24。目的以太网地址为RTA to PC2的mac地址，即11.1.1.1/24对应的mac地址。目的IP地址为RTA to PC2的IP地址，即11.1.1.1/24。说明：与前面RTA学习PC1的ARP映射一样，PC2也相应地在自己的ARP缓存中记录了RTAc口的IP地址到物理地址的映射。9、RTA此时已经收到ARP应答，得到了
8、PC2的mac地址，进行以太帧头的封装。然后将数据报发送给PC2。10、PC2回应PC1的ICMP包。11、PC2收到此数据报后，拆封以太帧头，拆封IP首部后发现是个ICMP请求回显报文，于是会回复一个ICMP回显应答报文给PC1。此时的源IP地址变成了PC2的IP地址11.1.1.2/24，目的IP地址变成了PC1的IP地址10.1.1.1/24。由于目的IP与源IP不在同一网段，所以PC2也要查找FIB表，经查找得知下一跳为RTA c口 11.1.1.1/24。如前所述，PC2的ARP缓存中已经记录了RTA c口的映射信息，故不需要再向RTA发送ARP请求，直接在ARP缓存中读到RTA 11.1.1.1/24的mac地址进行封装，将数据报发给RTA。同理RTA也不用向PC1发送ARP请求，直接在自己的ARP缓存中读到PC1的mac地址，将数据报转发给PC1。12、PC1收到数据报后，逐层拆封以太帧头、IP首部，得到ICMP回显应答，显示ping通Ping的用途：就是用来检测网络的连通情况和分析网络速度。