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网络命令ping、netstat、pidof

news 2025/11/11 9:32:19

ICMP协议（Internet Control Message Protocol）

ICMP协议是一个网络层协议，和IP协议是一层的，该协议不用来进行数据传输，而是用来进行进行网络诊断。不保证可靠传输（没有超时重传、确认应答机制），无连接可直接发报文，该协议是基于IP协议之上工作的

ICMP 的报文格式

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|     Type(8)   |     Code(8)   |          Checksum（16）       |
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|           Identifier          |        Sequence Number        |
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|                  Data（可变长度）                              |
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一行4字节

重要字段：

Type（类型）：8位，表示ICMP报文的类型。对于Echo Request（回送请求）类型为8；Echo Reply（回送应答）类型为0。
Code（代码）：8位，用于进一步区分某种类型中的不同情况。对于Echo Request和Echo Reply，Code都为0。
Checksum（校验和）：16位，用于检查ICMP报文在传输过程中是否出错。计算校验和时，将ICMP报文（包括头部和数据）以16位为单位进行累加，然后取反，这样后面校验时只需累加头部和数据看看最终结果是不是零即可。
Identifier（标识符）：16位，用于找到对应原始套接字。通常，发送方会设置一个标识符，接收方在应答中返回相同的标识符。ping命令中，这个字段通常设置为进程ID。
Sequence Number（序列号）：16位，用于标识报文的顺序。每发送一个Echo Request，序列号就会递增。接收方在Echo Reply中返回相同的序列号。
Data（数据）：可变长度，是报文的载荷。在Echo Request中，发送方可以选择填充任意数据，接收方在Echo Reply中返回相同的数据。ping命令中，通常包含发送请求的时间戳。

ping 命令

ping（Packet Internet Groper）是一个基于 ICMP（Internet Control Message Protocol）协议 的命令，用于测试主机之间网络连通、延迟和丢包情况。它的核心原理是发送 ICMP Echo Request 回送请求并等待 ICMP Echo Reply回送响应，其中ping进程通过原始套接字和协议栈来发送请求和处理响应，利用ICMP 响应报文来得到路由情况，目标主机通过协议栈来处理请求并进行响应

ping命令过程详解

在终端中输入ping www.baidu.com，然后终端模拟器获取到键盘输入后将字符串write写进主设备，终端驱动将数据从主设备写进从设备，shell从标准输入也就是从设备中读出字符串，然后分割成命令行参数用char*数组argv来保存，使用fork创建子进程，子进程设为新进程组，并设置为前台进程组，然后用execve，传参argv和environ，子进程被替换成ping进程，ping进程会向DNS服务器发送DNS查询报文，DNS服务器和各级服务器进行交互，最终收到了域名对应的ip地址，然后将ip地址以DNS响应报文返回给ping进程主机，ping进程会创建原始套接字socket（AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTOCOL_ICMP），流式、数据报式套接字使用元组来标识套接字文件, 该原始套接字的标识就是ping进程的pid，然后ping进程组装ICMP回送请求报文，类型填8，标识符identifier填进程pid，递增序号从1开始，数据里要加时间戳，使用sendto接口进行发送，这里sendto里填的参数其实只需要目的ip，端口是无效的，走协议栈，经ip协议和以太网协议网卡后将mac帧发出，接下来ping进程调recvmsg读取原始套接字接收缓冲区阻塞等待，等到目标主机网卡收到mac帧后，写进网卡对应接收缓冲区，触发硬件中断，后面中断处理调用网卡驱动，从网卡接收缓冲区根据IP报头中的ip报文总长度读出mac帧，然后去头去尾交给ip层，IP层一看MF和片偏移都是0，那也不分片，于是去头然后交给ICMP层，ICMP报文类型是8 回送请求，所以组装类型为0的回送应答ICMP报文，标识符pid、序号1都不变，有效载荷中的时间戳也不变，交给ip层封装IP报头，TTL又为64了，经数据链路层处理后又被发出，ping进程主机网卡收到响应后，同样网卡的DMA引擎将mac帧写进网卡对应接收缓冲区，然后网卡触发硬件中断，中断处理函数会先读出mac帧然后走协议栈，数据链路层去掉mac头和CRC校验码后分用交给ip层，ip层会将响应报文的ip头中的TTL、源IP地址、ICMP报文一并交给ICMP层，然后ICMP层将TTL、ip地址封装成辅助数据加到ICMP报文的有效载荷中，通过pid找到原始套接字，将ICMP报文写进原始套接字接收缓冲区里面，唤醒接收缓冲区等待队列上的ping进程，recvmsg返回数据到应用层，ping进程根据ICMP报文，足以组建出如以下的字符串

64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=1 ttl=53 time=11.3 ms

其中TTL就是目的主机到ping进程主机所剩余的跳数，IP层报头里的TTL从64减为了53，序号的话ICMP报头里有，从ICMP响应报文有效载荷中读出发送请求时的时间戳，再和接收到响应报文的时间戳做减法，最后得到往来时间，ping进程将字符串write写进标准输出也就是从设备，然后终端驱动将从设备数据写进主设备，终端模拟器读出后显示出来