隨著云計算業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外云計算企業(yè)的專利之爭也愈發(fā)激烈。在云計算這樣的技術(shù)領(lǐng)域，專利儲備往往代表著企業(yè)最新的技術(shù)實力。華云數(shù)據(jù)本期“智匯華云”專欄將從一個ping包來解析網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)原理，與大家共同分享云計算領(lǐng)域的最新技術(shù)與解決方案。
背景
“房東，我ping不通了”，相信在外打工租房的各位都有過這個經(jīng)歷吧。ping不通，一個簡單的現(xiàn)象，其實蘊藏著很多的過程，今天我們就來談?wù)?，ping不通該怎么辦。
基礎(chǔ)概念
在說這些之前，先介紹幾個概念：
1、ping包
ping包走的是ICMP協(xié)議，什么是ICMP協(xié)議呢，Internet控制報文協(xié)議，字面意思不好理解，作用很簡單，就是發(fā)送一些控制消息，來檢測鏈路。
要了解一個協(xié)議，我們一般先看它是怎么封裝的，查什么書籍都是假的，最好的辦法就是自己去抓一個包看看，抓包的工具有很多種，我喜歡用wireshark(windows)和tcpdump(linux)，抓包工具怎么用，自行去度娘。
抓到的報文如下，一步步慢慢分析：
首先是以太頭
我們知道，MAC地址是用來唯一標(biāo)識網(wǎng)卡的，暫時理解為網(wǎng)卡門牌號吧。
DMAC：目的mac，也就是你的數(shù)據(jù)包要發(fā)給誰，
SMAC：源mac，你自己網(wǎng)卡的門牌號
type：數(shù)據(jù)包的類型
Tips: 小知識，這里插一句，如果是三層轉(zhuǎn)發(fā)，DMAC一般是你網(wǎng)關(guān)的mac地址，如果是二層轉(zhuǎn)發(fā)，DMAC則是目的端的MAC地址，這也是區(qū)分一個數(shù)據(jù)包是二層還是三層轉(zhuǎn)發(fā)最好的方法。
IP層，主要看幾個吧。
dscp：最大的用處就是區(qū)分報文優(yōu)先級，我們都知道，協(xié)議報文需要高優(yōu)先級
flags：分片的標(biāo)志，下面的fragment offset是指分片的偏移量
protocol: 協(xié)議類型，可以看到 我們的ping是通過icmp協(xié)議
icmp里面比較重要的2個 type和code，以此來決定這個icmp報文是干嘛的。
這里的type 8 code 0，是icmp request，具體這些代表什么意思，我們可以去查RFC792
https://tools.ietf.org/html/rfc792
WHAT?什么是RFC，我只聽過KFC，問題不大，自己去度娘。
2、ARP
ARP是什么，地址解析，所謂的地址解析就是根據(jù)IP地址來獲取MAC地址，上面的報文你也看到了，你要ping別人，要知道別人的IP，別人的mac，發(fā)到網(wǎng)關(guān)的需要知道網(wǎng)關(guān)的mac，發(fā)到目的端的需要知道目的端的mac。
ARP的過程很簡單，客戶端先發(fā)一個ARP請求，比如你知道了10.10.10.10這個IP，但是你不知道m(xù)ac，你就需要發(fā)一個ARP請求來獲取。
好了 我們照例抓一個包，來看看ARP是怎么工作的。
ARP的請求報文是一個廣播報文，所以他的dmac就是ff:ff:ff:ff:ff:ff，你知道了對方的IP，但是不知道對方的mac，所以你的target mac就填00:00:00:00:00:00就行，看上圖，這是一個ARP請求報文，我想知道10.51.30.122的mac是多少。ARP請求報文會在局域網(wǎng)廣播，如果你不是10.51.30.122，那么你收到這個報文后，會直接丟棄不處理，如果你恰好是10.51.30.122這個IP，那么就會做一個ARP應(yīng)答。
我們再來看一個ARP應(yīng)答報文。
10.51.30.122這個地址收到ARP請求后，會發(fā)一個單播報文給我，告訴我它的mac，同時他也會記錄我的mac和IP，在他那邊會保存我的ARP信息，同時我也保存了它的，下次我再找他，直接查ARP表就可以了，不再需要再發(fā)一起ARP請求，當(dāng)然，如果ARP老化了，那么這樣的流程還得再來一次咯。
3、DNS
有些人喜歡ping百度，如果ping的是域名，那中間又多了一層處理，那就是域名解析，來來來，繼續(xù)抓包。
可以看到 我由于不知道百度的IP是多少，所以我先發(fā)給了114.114.114.114，域名解析服務(wù)器，他幫我解析以后再把IP告訴我。
于是我重新封裝報文，目的ip直接選擇了216這個地址發(fā)送了icmp request。
大功告成，ping也就通了。
排查
搞什么？？文章的標(biāo)題不是ping不通嗎，那你解釋一堆ping通干什么，其實我們從原理里面反推一下，ping不通的理由到底有哪些嘛~ 每一個環(huán)節(jié)都檢查一遍，那么問題不就迎刃而解了嘛~
來來來，我先來畫個圖，二層轉(zhuǎn)發(fā)不過網(wǎng)關(guān)我就不畫了，直接來一個三層轉(zhuǎn)發(fā)圖。
這是一個簡單的圖，下面我來慢慢的一步步的寫下步驟，假設(shè)我就去ping百度，一般現(xiàn)在看自己能不能上網(wǎng)不都是ping百度嘛。
1、首先客戶端要對百度的域名進行解析才能獲取到IP地址，才能進一步封裝自己的ping包，所以他首先發(fā)到域名服務(wù)器（假設(shè)我配置的是114.114.114.114），等域名服務(wù)器幫我解析好以后，給了我百度的IP地址，220.181.57.216，那么這里，我要去域名服務(wù)器，我是怎么去的呢，當(dāng)然首先查看路由表。
很明顯，我沒有直接去114.114.114.114的路由，所以我只能發(fā)給網(wǎng)關(guān)，也就是上圖的192.168.0.1，由網(wǎng)關(guān)去處理（如果你不知道網(wǎng)關(guān)的mac，需要先發(fā)廣播ARP給網(wǎng)關(guān)，拿到網(wǎng)關(guān)的mac來維護ARP表)，之后網(wǎng)關(guān)把域名解析的結(jié)果返還給我，我就有了baidu的IP地址。
2、有了目的IP，客戶端就準(zhǔn)備封裝報文，因為是三層轉(zhuǎn)發(fā)，我不需要知道百度的mac地址，我只要知道網(wǎng)關(guān)的mac就行了，dmac=網(wǎng)關(guān)mac，dip=百度IP，直接發(fā)送ping包，由于網(wǎng)關(guān)的mac上面已經(jīng)發(fā)送過一次ARP請求了，所有網(wǎng)關(guān)的ARP已經(jīng)保存在客戶端的ARP表了。
3、數(shù)據(jù)包到了網(wǎng)關(guān)，因為是到公網(wǎng)去，這里面的處理就不說了，用一條命令可以查看你的數(shù)據(jù)包經(jīng)過了多少的躍點。
4、百度收到了我的ping包以后，于是如法炮制的獲取它的網(wǎng)關(guān)ARP信息，再把封裝好的icmp reply給我發(fā)了回來，等我的網(wǎng)關(guān)收到了這個reply以后，發(fā)現(xiàn)目的IP是我，通過路由直接轉(zhuǎn)發(fā)給了我，這里整個過程就完成了。
Tips：對于過來的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)關(guān)會自行學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)包的源mac信息，維護自己的mac表和ARP表。
好了，如果ping不通，那么你想想有哪些原因呢，一步步地去檢查，一步步地去抓包分析，你就能找到原因，ping不通，不用找房東，自己把網(wǎng)線捋一捋，不就通了啊。
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