Ping和Traceroute原理

两者都是ICMP来完成的，ICMP的主要功能是确认IP包是否成功送达⽬标地址、报告发送过程中IP包被废弃的原因和改善⽹络设置等。ICMP是基于ip协议的，ICMP报文直接封装在ip数据报中来传输。

在这里插入图片描述

Ping

当执行ping命令的时候，源主机首先会构造一个ICMP回送请求数据包，其中包含两个字段：类型，指明该ICMP的类型（此时为8）；序号，主要用于区分连续ping的时候发出的多个ICMP数据包，每发出一个Ping消息，序号就会自动加1。此外，为了能够计算RTT，还会在ICMP数据包中附加上当前时间。然后将该ICMP数据包封装在ip数据报中发送给目的主机。

当目的主机接收到该ip数据报后，从ip首部中提取出协议类型字段，从而判断出是一个ICMP类型的报文。此时目的主机会构造一个ICMP回送应答数据报，类型为0，序号为接收到的ICMP回送请求数据包中的序号。然后封装到ip数据报中发送给源主机。

在规定的时间内，如果源主机没有收到ICMP的应答包，则说明目标主机不可达；如果收到了应答数据包，则目标主机可达，并且用当前时间减去数据包最初从源主机上发送出去的时刻就是ICMP数据包的时间延迟（RTT）。

Traceroute

Ping命令利用的是ICMP的查询报文类型，而Traceroute利用的是ICMP的差错报文类型。

作用一：追踪去往⽬的主机时沿途经过的路由器

原理：利用一个数据包每被一个路由器转发就会将TTL减1，如果TTL减为0，路由器就会抛弃该数据包，然后向源主机发送一个ICMP差错报文。

具体来说，源主机循环发送UDP数据包，并且将它们对应的ip数据报中的TTL字段从1开始递增，比如说TTL为2的字段在经过两个路由器转发后TTL变为0，此时该路由器会发送一个类型为超时的ICMP差错报文给源主机，其中包含了该路由器的ip地址。故通过这种方式源主机可以得到去往目的主机路径上的所有路由器。

何时结束循环，即如何判断一个UDP报文段到达了目的主机？可以将UDP报文的目的端口设置为一个不可能的端口号，这时目的主机收到UDP报文段后就会向源主机发送一个ICMP差错报文，类型为端口不可达。所以当源主机收到端口不可达类型的ICMP差错报文时就可以知道到达了目的主机，可以结束循环了。

作用二：确定到目的主机路径上的最小MTU

原理：源主机设置ip数据报首部的分⽚禁⽌标志位设置为1，则路径上的路由器不会对ip分片，故如果数据包的长度大于MTU，则会将该数据包丢弃，然后向源主机发送一个ICMP差错报文，类型为需要进⾏分⽚但设置了不分⽚位，并且在该报文中附带了该链路的MTU。源主机每次收到ICMP报文后将减小数据包的大小，再次去探测路径上的最小MTU，从而得到可以通过该路径把数据包发送给目的主机的MTU。

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