ping,telnet,traceroute原理

1 ping

ping发送的是ICMP报文，ICMP报文是和tcp报文处在同一层次，嵌套在IP报文内(报文头中的Protocol=1，在IP报文中通过Protocol的值决定接下来应当将数据交给哪个协议层进行进一步处理，tcp协议Protocol=6,ICMP协议Protocol=1)
tcp协议报文必须指定源端口和目的端口
ICMP协议报文不需要指定端口，这也是为什么我们使用ping命令时不需要端口

tcp报文和icmp报文对比如下：

icmp报文

    +-----------------------------------------------------+
    | IP Header (至少20字节)                         |
    +-----------------------------------------------------+
    | ICMP Header (8字节)                                |
    +-----------------------------------------------------+
    | ICMP Data / Payload (根据需要可变长度)        |
    +-----------------------------------------------------+

tcp报文

    +-----------------------------------------------------+
    | IP Header (至少20字节)                              |
    +-----------------------------------------------------+
    | TCP Header (至少20字节)                             |
    +-----------------------------------------------------+
    | TCP Segment Payload (根据需要可变长度)              |
    +-----------------------------------------------------+

我们再看看icmp报文详情

    +-----------------------------------------------------+
    | IP Header (至少20字节)                         |
    +-----------------------------------------------------+
    | ICMP Header (8字节)                                |
    +-----------------------------------------------------+
    | ICMP Data / Payload (根据需要可变长度)        |
    +-----------------------------------------------------+

ICMP Header:
    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |     Type      |     Code      |          Checksum             |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           Identifier          |        Sequence Number        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |         (various fields based on the type and code)         |
   +---------------------------------------------------------------+

- Type: 8位，标识ICMP报文的类型，如Echo Request(8)，Echo Reply(0)，Destination Unreachable(3)等。
- Code: 8位，进一步细化ICMP类型中的错误或状态信息。
- Checksum: 16位，用于校验整个ICMP报文的完整性。
- Identifier 和 Sequence Number: 在某些类型的ICMP报文中（如Ping请求与回应）使用，作为识别请求和响应报文的依据。
- ICMP Data / Payload: 根据ICMP类型不同而变化，可能包含额外的信息，例如在Ping请求和回应中，这部分会携带原始发送的数据。

我们所使用的ping命令，发送报文Type=8(Echo Request)，响应报文Type=0(Echo Reply)。ping命令检测目的地址的可达性。

ping命令的详细过程
当我们执行ping命令时，ping程序会准备好一个icmp报文，然后发起系统调用socket(ip地址, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP)，内核会处理tcpip协议栈报文的封装，比如icmp报文会封装成一个ip报文，ip报文还会继续封装成以太网帧等等
然后到达主机的网络接口卡（NIC）接收到来自数据链路层的以太网帧，将报文发送出去
经过复杂的网络环境比如防火墙、路由器，到达目的主机的网卡，目的主机网卡接收到以太网帧，通过本机的tcpip协议栈，最终还原为icmp报文。
目的主机内核处理过程中，期间会有多个钩子函数，用于调用本机防火墙配置，如果配置不可ping，则目的主机将不响应这个报文。
当目的主机没有相关的限制，将发送响应报文给源主机
源主机收到响应报文，网络通路。