在工作開發過程中，我們經常會使用到ping和traceroute。在這裡，我們将細述其工作原理，讓你在會用的基礎之上了解其内部工作過程。
ICMP應用執行個體——Ping
Ping 是 ICMP 的一個重要應用，主要用來測試兩台主機之間的連通性。Ping 的原理是通過向目的主機發送 ICMP Echo 請求封包，目的主機收到之後會發送 Echo 回答封包。Ping 會根據時間和成功響應的次數估算出資料包往返時間以及丢包率。
Ping的完整工作流程：
Ping本質上是ICMP資料包，是以其工作流程就是ICMP資料包的發送與解析流程。
大緻流程如下：
構造ICMP資料包-->構造IP資料包-->構造以太網資料幀----實體傳輸到目标主機---->擷取以太網資料幀-->解析出IP資料包-->解析出ICMP資料包-->發送回送應答封包
本地主機處理流程：
- 在本地，ping指令會建構一個ICMP資料包（構造回送請求封包）
- 将該ICMP資料包和目标IP位址給IP協定，IP協定将本地位址作為源位址，與目的位址等構造IP資料包
- 根據本地ARP緩存查找目的位址IP對應的MAC位址，如果緩存中沒有則通過ARP協定找到對應IP的MAC位址。将MAC位址交給資料鍊路層以構造資料幀
- 經實體層發送給目的主機
目的主機處理流程：
- 目的主機接收到資料包
- 實體層接收到二進制資料流經資料鍊路層，按照以太網協定解析出資料幀，如果資料幀中的目标MAC位址與本機MAC位址相同，則接收該資料包，否則丢棄該資料包。
- 接收到該資料包之後，經網絡層解析出IP資料包，通過IP標頭中的協定字段判斷出是ICMP資料包。之後解析出ICMP資料包，發現是回送請求封包（ping request）後馬上建構一個ICMP回送應答封包（ping reply）
- 将封裝好的ICMP資料包經網絡層、資料鍊路層、實體層發送回源主機
是以，Ping的本質其實就是ICMP回送請求封包和回送應答封包。我們可通過Wireshark抓包工具對Ping進行分析。使用ping指令：
本機會向遠端主機發送ICMP回送請求封包。
遠端主機收到後會發送回送應答封包：
ICMP應用執行個體——Traceroute
Traceroute 是 ICMP 的另一個應用，用來跟蹤一個分組從源點到終點的路徑。有2種實作方案：基于UDP實作和基于ICMP實作。
基于UDP實作traceroute工作原理
在基于UDP的實作中，用戶端發送的資料包是通過UDP協定來傳輸的，使用了一個大于30000的端口号，伺服器在收到這個資料包的時候會傳回一個端口不可達的ICMP錯誤資訊，用戶端通過判斷收到的錯誤資訊是TTL逾時還是端口不可達來判斷資料包是否到達目标主機。流程如下：
- 源主機向目的主機發送一連串的 IP 資料報（UDP封包）。第一個資料報 P1 的生存時間 TTL 設定為 1，當 P1 到達路徑上的第一個路由器 R1 時，R1 收下它并把 TTL 減 1，此時 TTL 等于 0，R1 就把 P1 丢棄，并向源主機發送一個 ICMP 時間超過差錯報告封包；
- 源主機接着發送第二個資料報 P2，并把 TTL 設定為 2。P2 先到達 R1，R1 收下後把 TTL 減 1 再轉發給 R2，R2 收下後也把 TTL 減 1，由于此時 TTL 等于 0，R2 就丢棄 P2，并向源主機發送一個 ICMP 時間超過差錯封包。
- 不斷執行這樣的步驟，直到最後一個資料報剛剛到達目的主機，主機不轉發資料報，也不把 TTL 值減 1。但是因為資料報封裝的是無法傳遞的 UDP，是以目的主機要向源主機發送 ICMP 終點不可達差錯報告封包。
- 之後源主機知道了到達目的主機所經過的路由器 IP 位址以及到達每個路由器的往返時間。
Linux中的traceroute就是這種實作方式。
基于ICMP實作的tracert工作原理
在這一種實作中我們不使用UDP協定，而是直接發送一個ICMP回應要求（echo request）資料包，伺服器在收到回應要求的時候會向用戶端發送一個ICMP回應答覆（echo reply）資料包。流程與上面相似，隻是最後判斷結束上為目标主機（而不是中間經過的主機或路由器）傳回一個ICMP回應答覆，則結束。
Windows中的tracert就是這種實作方式。利用Wireshark分析如下：
在cmd下輸入
tracert www.baidu.com
：
每一跳預設發送三個資料包，我們會看到下面這樣的輸出：
可以看到TTL逐個遞增，并且最終到達目的主機180.97.33.107，到達目的主機，目的主機回複，終止。
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