windows的ping命令,windows操作系统下的ping命令

win10 ping命令：ping命令的作用和原理。

很多朋友不知道ping是做什么的，怎么用的。今天，边肖将向您介绍win10 ping命令：ping命令的功能和原理。

　　我们遇到网络不通的情况，都知道要ping一下，看看网络情况。你知道ping命令背后的逻辑吗？知道是怎么实现的吗？

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一、「ping」命令的作用和原理？

　　简单地说，“ping”是一个命令，用于检测本地计算机是否可以到达网络中的另一台主机。如果两台主机之间的ping失败，这意味着两台主机无法建立连接。Ping是定位网络不通的重要手段。

　　Ping基于ICMP协议，该协议称为Internet控制消息协议。ping命令将向目标主机发送ICMP回应请求消息，并等待目标主机返回ICMP回应回复。由于ICMP协议要求目标主机在收到消息后，向源主机返回ICMP应答消息，如果源主机在一定时间内收到目标主机的应答，则表明两台主机之间的网络是可达的。

　　举一个例子来描述“ping”命令的工作过程：

　　假设有两台主机，主机A(192.168.0.1)和主机B(192.168.0.2)。现在我们想监控主机A和主机B之间的网络是否可达，因此我们在主机A上输入命令：ping 192.168.0.2。

　　这时ping命令会在主机A上建立一个ICMP请求包(包的内容后面会详细介绍)，然后ICMP协议会把这个包和目标IP(192.168.0.2)等信息传递给IP层协议。

　　IP层协议得到这个信息后，从源地址(即本地IP)、目的地址(即目的IP: 192.168.0.2)和一些其他控制信息构造一个IP数据包。

　　IP包建好之后，还不够，还需要添加MAC地址。所以需要通过ARP映射表找到目标IP对应的MAC地址。当获得目标主机的MAC地址和本地MAC后，交给数据链路层，组装成数据帧，按照以太网的介质访问规则发送出去。

　　当主机B接收到这个数据帧时，它将首先检查它的目的MAC地址是否是本地的，如果是，它将接收并处理它。收到后，它会检查这个数据帧，取出数据帧中的IP包，交给主机的IP层协议。IP层协议检查完后，会取出互联网控制报文协议，交给ICMP协议处理。当这一步完成时，它将构造一个ICMP响应包，并将其发送回主机a。

　　在一定时间内，如果主机A收到响应包，说明主机A和主机B之间的网络是可达的；如果不是，则表示网络不可达。除了监视它是否可到达之外，响应时间和启动时间之间的差值也可以用于计算数据包的延迟时间。

　　通过ping的过程可以发现，ICMP协议是这个过程的基础，非常重要。因此，下面将详细解释ICMP协议。

二、什么是「 ICMP 」？

　　众所周知，ping命令是基于ICMP协议的。那么我们看下图就明白了，ICMP协议是通过IP协议发送的，也就是ICMP报文封装在IP包中。

　　IP协议是一种无连接和不可靠的数据包协议，它不能保证数据将被送达。因此，我们需要其他模块来帮助实现数据传输。这里介绍ICMP协议。

　　当传输的IP包异常时，ICMP会将异常信息封装在包中，然后发送回源主机。

　　详细拆解上图看看：

　　继续分解ICMP协议模块：

　　从图中可以看出，因特网控制消息协议包括8位类型字段、8位代码字段和16位校验字段以及选项数据。

　　ICMP协议大致可以分为两类：

　　查询消息类型

　　错误消息类型

　　查询消息类型：

　　消息主要用于ping查询、子网掩码查询、时间戳查询等。

　　上面提到的ping命令的过程，其实对应的是ICMP协议查询报文类型的使用。当主机A构建ICMP请求数据包时，其ICMP类型字段使用8(回应请求)，当主机B构建ICMP回复数据包时，其ICMP类型字段使用0(回应回复)。更多类型请参考上表。

　　对于查询报文类型的理解，请参考文章开头的ping过程，这里不再赘述。

　　消息类型：

　　错误主要发生在数据传输发送不正确的时候。

　　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、分片禁止等。)、超时、参数问题、重定向(网络重定向、主机重定向等。)，等等。

　　该消息通常包含导致错误的IP数据包的第一个片段的IP报头，以及片段数据部分的前8个字节。

　　当IP包的传输出现错误时(比如主机不可达)，ICMP协议会将错误信息打包后发回给源主机，这样源主机就知道如何处理了。

　　是否可以只在出现错误时使用错误消息类型？不一定。

　　Traceroute是个例外。Traceroute是一种常用工具，用于检测源主机和目标主机之间的路由。Traceroute的原理是利用ICMP规则制造一些错误事件，然后根据错误事件评估网络路由。

　　具体做法是：

　　Traceroute设置一个特殊的TTL值来跟踪源主机和目的主机之间的路由数量。首先，它向目标主机发送一个TTL=1的UDP数据包。那么这个包一旦在路上遇到路由器，TTL就会变成0(TTL规则是每经过一个路由器就减1)。因为TTL=0，所以路由器会把这个包扔掉，然后会生成一个错误类型(超时)的互联网控制报文协议并发回到源主机，这就是错误包。此时，源主机获得第一个路由节点的IP和相关信息。

　　然后，源主机向目标主机发送另一个TTL=2的UDP数据包。再经历一遍上面的过程，就知道第二个路由节点的IP和耗时信息了。

　　如此反复，Traceroute可以获得从主机A到主机b的所有路由器的信息。

　　但是，有一个问题。如果数据包到达目标主机，即使目标主机收到TTL值为1的IP数据包，也不会丢弃该数据包，也不会生成超时ICMP应答数据包，因为该数据包已经到达目的地。那么，我们如何确定数据包是否已经到达目标主机呢？

　　Traceroute方法是当源主机向目的主机发送UDP包时，会设置一个不可达的目的端口号(例如大于30000的端口号)。然后，当这个包真正到达目的主机时，目的主机发现没有对应的端口号，于是会产生一个“端口不可达”的错误ICMP报文，返回给源主机。

　　可见Traceroute的原理真的很棘手，很有意思。