在测试和部署网络通信应用时，我们经常会遇到网络不通的问题。一般都会想到ping一下。那么ping命令的作用和原理到底是什么呢？

ping 命令是基于 ICMP 协议来工作的，要明白ping, 先了解下ICMP协议吧~

ICMP协议

ICMP全称为互联网控制报文协议（Internet Control Message Protocol）。

那么具体是怎么“控制”的呢？

在复杂的网络传输环境里，数据包常常会遇到各种问题导致传输失败。网络层的IP协议是一种无连接的，不可靠的数据包协议，它并不能保证数据一定被送达，因此，我们需要其它的协议，在数据包传发送异常时，能将异常信息传回来，这样才可以调整传输策略，以此来控制整个局面。

ICMP协议格式

ICMP 协议是通过IP协议来发送的，报文封装在 IP 包里面。如下：

ICMP报文格式：

ICMP数据包由8bit的类型字段和8bit的代码字段以及16bit的校验字段再加上选项数据组成。

ICMP报文大致分为两类：查询报文类型和差错报文类型。

查询报文类型

查询报文主要应用于ping查询、子网掩码查询、时间戳查询等。

ping命令其实就是对ICMP协议查询报文类型的使用。

主机A ping 主机B时，ping命令在主机A构建ICMP请求数据包时，ICMP的类型字段为8（回送请求），当主机B构建ICMP请求数据包时，ICMP的类型字段为0（回送应答）。如果主机A在一定时间内收到了主机B的应答，则表明两台主机之间网络是可达的。

差错报文类型

差错报文主要产生于数据传送发送错误的时候，包括：目标不可达（网络不可达、主机不可达、协议不可达、端口不可达、禁止分片等）、超时、参数问题、重定向（网络重定向、主机重定向等）等。

IP 路由器无法将 IP 数据包发送给目标地址时，会给发送端主机返回一个目标不可达的 ICMP 消息，并在这个消息中显示不可达的具体原因，原因记录在 ICMP 包头的代码字段。

ping命令的工作过程

举一个例子来描述「ping」命令的工作过程：

假设有两个主机，主机A（192.168.0.1）和主机B（192.168.0.2），现在我们要监测主机A和主机B之间网络是否可达，

在主机A上输入命令：ping 192.168.0.2

1）发送端主机构建ICMP请求数据包。ping命令会在主机A上构建一个 ICMP的请求数据包。数据包包含多个字段，主要的有类型和序号。

类型：在请求数据包中，类型字段为8；

序号：主要用于区分连续 ping 的时候发出的多个数据包。

每发出一个请求数据包，序号会自动加 1。为了能够计算往返时间 RTT，它会在报文的数据部分插入发送时间。

2）IP层构建IP数据包。 ICMP协议会将这个数据包以及目标IP（192.168.0.2）等信息一同交给IP层协议。IP层协议得到这些信息后，将源地址（即本机IP）、目标地址（即目标IP：192.168.0.2）、再加上一些其它的控制信息，构建成一个IP数据包。

3）加入MAC地址。需要通过ARP映射表找出目标IP（192.168.0.2）所对应的MAC地址。当拿到了目标主机的MAC地址和本机MAC后，一并交给数据链路层，组装成一个数据帧，依据以太网的介质访问规则，将它们传送出出去。

主机B收到数据帧后，进行如下步骤：

1. 检查MAC地址，丢弃或接收，提取IP数据包。当主机B收到这个数据帧之后，会首先检查它的目标MAC地址是不是本机，如果是就接收下来处理，接收之后会检查这个数据帧，将数据帧中的IP数据包取出来，交给本机的IP层协议。
2. IP层检查IP。IP层协议检查完之后，再将ICMP数据包取出来交给ICMP协议处理。
3. 构建ICMP应答包。应答包的类型字段为 0，序号为接收到的请求数据包中的序号。
4. 应答数据包回发给主机A。

在一定的时间内，如果主机A收到了应答包，则说明它与主机B之间网络可达，如果没有收到，则说明网络不可达。除了监测是否可达以外，还可以利用应答时间和发起时间之间的差值，计算出数据包的延迟耗时。

课堂练习

关于ICMP协议与ping命令如何工作我们已经了解了，那对于我们在云上搭建的应用，如何测试弹性云服务器间的通信状况呢？

回忆一下，弹性云服务器数据流量的进出是需要遵守安全组规则的，没有安全组规则的允许，谁都不能访问。

那我们就可以在安全组中添加放通ICMP协议的安全组规则，允许其他云服务器通过 ICMP 协议访问该云服务器，进而实现通过ping命令来测试弹性云服务器间的通信状况了。

安全组规则配置如下：