A主机ping B主机发生了什么？

计算机网络面试题：A主机ping B主机发生了什么？

众所周知，ping命令使用的是ICMP协议包，那么A主机ping B主机到底发生了什么呢？

1 ping介绍

ping（Packet Internet Groper，因特网包探索器）是Windows、UNIX、和Linux系统下的一个命令。ping也属于一种通信协议，是TCP/IP的一部分。利用ping命令可以检查网络是否连通，可以很好地帮助分析和判定网络故障。应用格式：ping 空格 IP地址，该命令还可以加许多参数使用。

2 ping的使用

连通问题是由许多原因引起的，如本地配置错误、远程主机协议失效等，当然还包括设备等造成的故障。使用 Ping 检查连通性有六个步骤：

1. 使用 ipconfig /all 观察本地网络设置是否正确；

2. Ping 127.0.0.1，127.0.0.1 回送地址 Ping 回送地址是为了检查本地的 TCP/IP 协议有没有设置好；

3. Ping 本机 IP 地址，这样是为了检查本机的 IP 地址是否设置有误；

4. Ping 本网网关或本网 IP 地址，这样的是为了检查硬件设备是否有问题，也可以检查本机与本地网络连接是否正常；（在非局域网中这一步骤可以忽略）

5.Ping 本地 DNS 地址，这样做是为了检查 DNS 是否能够将 IP。

6.Ping 远程 IP 地址，这主要是检查本网或本机与外部的连接是否正常。

3 ping工作原理

A主机ping B主机

A主机发送端：

1. A主机构建一个ICMP数据包，ICMP协议把这个数据包和A主机的IP地址交给IP层协议；

2. IP层协议把A主机IP地址、一些控制信息和B主机的IP地址构建一个IP数据包，IP层协议获得B主机的MAC地址（如何获得B主机的MAC地址，下面会写），IP层协议把IP数据包和B主机的MAC地址一并交给数据链路层协议；

3. 数据链路层构建一个数据帧，目的地址是IP层传来的B主机的MAC地址，源地址是本主机的MAC地址，加上一些控制信息，通过网络发送出去。

B主机接收端：

1. B主机接收到数据帧后，先检查目的地址，是否和本主机的MAC地址一致，如果一致，就接收，否则丢弃；

2. 接收后检查数据帧，从帧中提取IP数据包，交给本主机的IP层协议，IP层协议检查后，将有用的信息提取出来交给ICMP协议；

3. ICMP协议处理后，立刻构建一个应答包，发送给A主机，过程和A主机发送ICMP请求包给B主机一样。

IP层如何获得B主机的MAC地址呢？

举个例子：

A主机：10.10.10.1 子网掩码：255.255.255.0

这里有三种场景：

1 自己与自己通信

答：当ping 10.10.10.1时，计算机和自己的IP相比较，如果相等，会发给自己，我们称之为精确匹配。

2 A主机和B主机在同一网段

答：当ping 10.10.10.2时，计算机和自己的IP相比较，发现并不相等，退而求其次，使用模糊匹配，用自己的子网掩码255.255.255.0与10.10.10.2做按位与，得到网段10.10.10，这个和自己在一个网段（一个广播域），就直接在本网络内查找这台机器的MAC。如果以前两个机器有过通信，在A主机的ARP缓存表中应该有B主机IP地址与其MAC的映射关系，如果没有，就发一个ARP请求广播，得到B主机的MAC，完成通信。

3 A主机和B主机不在同一网段

答：当ping 8.8.8.8 时，计算机和自己的IP相比较，发现并不相等，退而求其次，使用模糊匹配，用自己的掩码255.255.255.0 与8.8.8.8做按位与，得到网段8.8.8，和自己10.10.10不在一个网段，需要使用最模糊的匹配，一般会匹配0.0.0.0/0，这个是最后的选择，一般指向网关，由于网关和自己在一个网段（一个广播域），所以可以广播ARP得到网关的MAC，然后把ping 包发给网关，完成通信。

参考：

1 https://blog.csdn.net/zhuying_linux/article/details/6770730

2 https://www.zhihu.com/question/29723388