ping命令原理图解

墨蓝 2022-04-11 04:24 338阅读 0赞

### 一、第一部分：原理 ###

先看拓朴图：

[![202221797.png][]][202221797.png]

我在这里讲拼的两情况,一种是同一网段内,一种是跨网段的ping ….

首先，如果主机A，要去ping主机B，那么主机A，就要封装二层报文，他会先查自己的MAC地址表，如果没有B的MAC地址，就会向外发送一个ARP广播包，如图:

[![202245369.png][]][202245369.png]

其中ARP报文格式如下:

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 以太网目的MAC </td> 
 <td> 以太网源MAC </td> 
 <td> 帧类型 </td> 
 <td> 硬件类型 </td> 
 <td> 4 </td> 
 <td> 6 </td> 
 <td> OP </td> 
 <td> 发送端以太网MAC </td> 
 <td> 发送端IP地址 </td> 
 <td> 目的MAC </td> 
 <td> 目的IP </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> FF-FF-FF-FF-FF-FF </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-01 </td> 
 <td> 0806 </td> 
 <td> 0800 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-01 </td> 
 <td> 1.1.1.1 </td> 
 <td> 00-00-00-00-00-00 </td> 
 <td> 1.1.1.3 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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**

首先,交换机会收到这个报文后，交换机有学习MAC地址的功能，所以他会检索自己有没有保存主机B有MAC，如果有，就返回给主机A，如果没有，就会向所有端口发送ARP广播，其它主机收到后，发现不是在找自己，就纷纷丢弃了该报文，不去理会。。直到主机B收到了报文后，就立即响应，我的MAC地址是多少，同时学到主机A的MAC地址,并按同样的ARP报文格式返回给主机A,如图:

[![202321234.png][]][202321234.png]

ARP报文格式:

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 以太网目的MAC </td> 
 <td> 以太网源MAC </td> 
 <td> 帧类型 </td> 
 <td> 硬件类型 </td> 
 <td> 4 </td> 
 <td> 6 </td> 
 <td> OP </td> 
 <td> 发送端以太网MAC </td> 
 <td> 发送端IP地址 </td> 
 <td> 目的MAC </td> 
 <td> 目的IP </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 00-50-56-C0-00-01 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-03 </td> 
 <td> 0806 </td> 
 <td> 0800 </td> 
 <td> 2 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-03 </td> 
 <td> 1.1.1.3 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-01 </td> 
 <td> 1.1.1.1 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这时候主机A学到了主机B的MAC，就把这个MAC封装到ICMP协议的二层报文中向主机B发送,报文格式如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 目的地址 </td> 
 <td> 源地址 </td> 
 <td> … </td> 
 <td> 源IP </td> 
 <td> 目的IP </td> 
 <td> … </td> 
 <td> ICMP报文 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 00-50-56-C0-00-03 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-01 </td> 
 <td> 1.1.1.1 </td> 
 <td> 1.1.1.3 </td> 
 <td> Echo request </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

当主机B收到了这个报文后，发现是主机A 的ICPM回显请求，就按同样的格式，返回一个值给主机A，这样就完成了同一网段内的ping过程…

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 目的地址 </td> 
 <td> 源地址 </td> 
 <td> … </td> 
 <td> 源IP </td> 
 <td> 目的IP </td> 
 <td> … </td> 
 <td> ICMP报文 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 00-50-56-C0-00-01 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-03 </td> 
 <td> 1.1.1.3 </td> 
 <td> 1.1.1.1 </td> 
 <td> Echo answer </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

在这里，我讲了这么久的**局域网内的PING**,实际过程的发生不到**1毫秒….**

再继续…

如果主机A要ping主机C,那么主机A发现主机C的IP和自己不是同一网段,他就去找**网关**转发,但是他也不知道网关的MAC情况下呢?他就会向之前那个步骤一样**先发送一个ARP广播,学到网关的MAC,再发封装ICMP报文给网关路由器.**

报文格式如下:

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 目的地址 </td> 
 <td> 源地址 </td> 
 <td> … </td> 
 <td> 源IP </td> 
 <td> 目的IP </td> 
 <td> … </td> 
 <td> ICMP报文 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 00-50-56-C0-00-02 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-01 </td> 
 <td> 1.1.1.1 </td> 
 <td> 2.1.1.1 </td> 
 <td> Echo request </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

当路由器收到主机A发过来的ICMP报文,发现自己的目的地址是其本身MAC地址,根据目的的IP2.1.1.1,查路由表,发现2.1.1.1/24的路由表项,得到一个出口指针,去掉原来的MAC头部.加上自己的MAC地址向主机C转发…(**如果网关也没有主机C的MAC地址,还是要向前面一个步骤一样,ARP广播一下即可相互学到….路由器2端口能学到主机D的MAC,主机D也能学到路由器2端口的MAC.**.),报文格式如下:

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 目的地址 </td> 
 <td> 源地址 </td> 
 <td> … </td> 
 <td> 源IP </td> 
 <td> 目的IP </td> 
 <td> … </td> 
 <td> ICMP报文 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 00-50-56-C0-00-05 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-04 </td> 
 <td> 1.1.1.1 </td> 
 <td> 2.1.1.1 </td> 
 <td> Echo request </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

最后,在主机C已学到路由器2端口MAC,路由器2端口转发给路由器1端口,路由1端口学到主机A的MAC的情况下,他们就不需要再做ARP解析,就将ICMP的回显请求回复过来..报文格式大致如下:

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 目的地址 </td> 
 <td> 源地址 </td> 
 <td> … </td> 
 <td> 源IP </td> 
 <td> 目的IP </td> 
 <td> … </td> 
 <td> ICMP报文 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 00-50-56-C0-00-04 </td> 
 <td> 00-50-56-C0-00-05 </td> 
 <td> 2.1.1.1 </td> 
 <td> 1.1.1.1 </td> 
 <td> Echo Answer&nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 二、第二部分：问题 ###

问题：设置ip 子网掩码为：（主机一）130.130.1.1 255.255.0.0

（主机二）130.130.1.2 255.255.255.0  
第一个ip网络号为：130.130 第二个ip网络号为：130.130.1即不在一个子网内，且2个主机并没有设网关（没通过路由器），为什么能ping通？其他的子网划分又是可行的。

答：第一种理解方式：

A机：130.130.1.1/16 ；B机:130.130.1.2/24；A机pingB机的时候，用A的子网掩码与B机IP地址做与运算，可得B机的网段为130.130.0.0/16, A机认为B机与自己处于相同网段，发送ICMP到B机。B机收到A机的ping数据包，用B的子网掩码与A机IP地址做与运算，可得A机的网段为130.130.1.0/24，认为A机与自己处于相同网段，则将返回包送回A机。则A机ping通了B机。  
第二种理解方式：  
B机的网段是A机网段的子网，只要A机和B机的IP地址都在B机的网段内，则A机一定可以ping通B机。

[202221797.png]: /images/20220411/7e95a853a9e14d6887d30ffaeb68d56a.png
[202245369.png]: /images/20220411/bb233c0b46a843679eee8293060a1db1.png
[202321234.png]: /images/20220411/8aded4fc8e3c4f2786163231197f1c34.png