无论是在宿舍，还是在办公室，或者运维一个数据中心，我们常常会遇到网络不通的问题。
那台机器明明就在那里，你甚至都可以通过机器的终端连上去看。
它看着好好的，可是就是连不上去，究竟是哪里出了问题呢？
一般情况下，你会想到 ping 一下。那你知道 ping 是如何工作的吗？
ping 是基于 ICMP 协议工作的。
ICMP 全称 Internet Control Message Protocol，就是互联网控制报文协议。这里面的关键词是“控制”，那具体是怎么控制的呢？
网络包在异常复杂的网络环境中传输时，常常会遇到各种各样的问题。
当遇到问题的时候，总不能“死个不明不白”，要传出消息来，报告情况，这样才可以调整传输策略。
相当于我们经常看到的电视剧里，古代行军的时候，为将为帅者需要通过侦察兵、哨探或传令兵等人肉的方式来掌握情况，控制整个战局。
ICMP 报文是封装在 IP 包里面的。
因为传输指令的时候，肯定需要源地址和目标地址。它本身非常简单。因为作为侦查兵，要轻装上阵，不能携带大量的包袱。
ICMP报文类型：
我们经常在电视剧里听到这样的话：主帅说，来人哪！前方战事如何，快去派人打探，一有情况，立即通报！
这种是主帅发起的，主动查看敌情，对应 ICMP 的查询报文类型。
例如，常用的 ping 就是查询报文，是一种主动请求，并且获得主动应答的 ICMP 协议。所以，ping 发的包也是符合 ICMP 协议格式的，只不过它在后面增加了自己的格式。
对 ping 的主动请求，进行网络抓包，称为 ICMP ECHO REQUEST。同理主动请求的回复，称为ICMP ECHO REPLY。
比起原生的 ICMP，ping查询报文多了两个字段：
1、标识符；
2、序号；
在选项数据中，ping 还会存放发送请求的时间值，来计算往返时间，说明路程的长短。
ICMP的另一种方式是差错报文；
主帅骑马走着走着，突然来了一匹快马，上面的小兵气喘吁吁的：报告主公，不好啦！张将军遭遇埋伏，全军覆没啦！
这种是异常情况发起的，来报告发生了不好的事情，对应 ICMP 的差错报文类型。
ICMP 差错报文的例子：
重点来看 ping 的发送和接收过程。
假定主机 A 的 IP 地址是 192.168.1.1，主机 B 的 IP 地址是 192.168.1.2，它们都在同一个子网。
那当你在主机 A 上运行“ping 192.168.1.2”后，会发生什么呢?
ping 命令执行的时候，源主机首先会构建一个 ICMP 请求数据包，ICMP 数据包内包含多个字段。
1、类型字段，对于请求数据包而言该字段为 8；
2、顺序号，主要用于区分连续 ping 的时候发出的多个数据包。每发出一个请求数据包，顺序号会自动加 1。
为了能够计算往返时间 RTT，它会在报文的数据部分插入发送时间。
然后，由 ICMP 协议将这个数据包连同地址 192.168.1.2 一起交给 IP 层。
IP 层将以 192.168.1.2 作为目的地址，本机 IP 地址作为源地址，加上一些其他控制信息，构建一个 IP 数据包。
接下来，需要加入 MAC 头。
如果在本节 ARP 映射表中查找出 IP 地址 192.168.1.2 所对应的 MAC 地址，则可以直接使用；
如果没有，则需要发送 ARP 协议查询 MAC 地址，获得 MAC 地址后，由数据链路层构建一个数据帧，目的地址是 IP 层传过来的 MAC 地址，源地址则是本机的 MAC 地址；
还要附加上一些控制信息，依据以太网的介质访问规则，将它们传送出去。
主机 B 收到这个数据帧后，先检查它的目的 MAC 地址，并和本机的 MAC 地址对比，如符合，则接收，否则就丢弃。
接收后检查该数据帧，将 IP 数据包从帧中提取出来，交给本机的 IP 层。
同样，IP 层检查后，将有用的信息提取后交给 ICMP 协议。
主机 B 会构建一个 ICMP 应答包，应答数据包的类型字段为 0，顺序号为接收到的请求数据包中的顺序号，然后再发送出去给主机 A。
在规定的时候间内，源主机如果没有接到 ICMP 的应答包，则说明目标主机不可达；
如果接收到了 ICMP 应答包，则说明目标主机可达。
此时，源主机会检查，用当前时刻减去该数据包最初从源主机上发出的时刻，就是 ICMP 数据包的时间延迟。
当然这只是最简单的，同一个局域网里面的情况。
如果跨网段的话，还会涉及网关的转发、路由器的转发等等。
但是对于 ICMP 的头来讲，是没什么影响的。
会影响的是根据目标 IP 地址，选择路由的下一跳，还有每经过一个路由器到达一个新的局域网，需要换 MAC 头里面的 MAC 地址。 这个过程后面几节会详细描述，这里暂时不多说。
如果在自己的可控范围之内，当遇到网络不通的问题的时候，除了直接 ping 目标的 IP 地址之外，还应该有一个清晰的网络拓扑图。
并且从理论上来讲，应该要清楚地知道一个网络包从源地址到目标地址都需要经过哪些设备，然后逐个 ping 中间的这些设备或者机器。如果可能的话，在这些关键点，通过 tcpdump -i eth0 icmp，查看包有没有到达某个点，回复的包到达了哪个点，可以更加容易推断出错的位置。
经常会遇到一个问题，如果不在我们的控制范围内，很多中间设备都是禁止 ping 的，但是 ping 不通不代表网络不通。 这个时候就要使用 telnet，通过其他协议来测试网络是否通，
ping 这个程序是使用了 ICMP 里面的 ECHO REQUEST 和 ECHO REPLY 类型的。
那其他的类型呢？是不是只有真正遇到错误的时候，才能收到呢？
不是，有一个程序 Traceroute，是个“大骗子”。它会使用 ICMP 的规则，故意制造一些能够产生错误的场景。
Traceroute作用：
怎么知道 UDP 有没有到达目的主机呢？
1、当发送的报文出问题的时候，会发送一个 ICMP 的差错报文来报告错误，但是如果 ICMP 的差错报文也出问题了呢？
2、udp为什么返回ICMP报文？
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