日常工作中，我们经常需要判断网络是否连通，相信大家都会使用ping这个命令，其实ping命令是基于 ICMP 协议来实现的，那么什么是 ICMP 协议呢？ICMP是 Internet Control Message Protocol 的缩写，即互联网控制消息协议。它用于TCP/IP网络中发送控制消息，提供可能发生在通信环境中的各种问题反馈，通过这些信息，使网络管理者可以对所发生的问题作出诊断，然后采取适当的措施解决问题。本文就来介绍一下ICMP协议的工作原理。
从ICMP的报文格式来说，ICMP是IP的上层协议，但是ICMP是分担了IP的一部分功能。所以，ICMP也被认为是与IP同层的协议，工作在网络层，是IP协议的助手。如下图所示，ICMP封装在IP报进行传输,ICMP报文本身被封装在IP数据报的数据区中，而这个IP数据报又被封装在帧数据中。在IP数据报报头中的协议（Protocol）字段设置成1，表示该数据是ICMP报文。关于IP报文格式介绍详见《计算机网络传输中IP数据报文格式详解并结合Wireshark深入分析》。
ICMP报文格式如下图所示，ICMP报文的前4个字节是统一的格式，共有三个字段：即类型、代码和检验和。接着的4个字节的内容与ICMP的类型有关，然后是数据部分，长度也取决于类型。
- 类型：占8位。类型字段可以有15个不同的值，以描述特定类型的ICMP报文。
- 代码：占8位。ICMP报文的代码字段是为了进一步区分某种类型中的几种不同的情况
- 检验和：占16位。用来检验整个ICMP报文。其计算方法和IP头部检验和的计算方法一样的。
ICMP报文主要分为两大类：查询报文和差错报文。所有ICMP 用来交流错误通知和信息询问的报文，都是由类型和代码的组合来表示的。ICMP报文由类型来表达它的大概意义，一共定义了15种类型，需要传递细小的信息时由代码再来进行分类。
通过上面的叙述，我们了解了 ICMP 协议的内容，那么下面我们来看一下ICMP 的具体实现与应用吧。正如前面所说ICMP报文类型其实有好多种，用以反馈网络通信中的各种情形，而我们最最常用的情形是可以通过ping命令可以用来在网络层次上调查与指定机器是否连通。为了实现这个功能，ping命令使用了两个ICMP 报文：ICMP回送请求（类型是8，代码是0）和ICMP回送应答（类型是0，代码是0）。
首先，源主机向目标主机执行ping命令，源主机会构建一个ICMP回送请求消息数据包，在这个回送请求数据包中，相比与原生的ICMP除了类型和代码字段，还被追加了标识符和序号字段。标识符和序号字段分别是16位的字段，比如将进程号PID填写在标识符里，用以区分是哪个应用程序发ICMP包。对于序号，每送出一个数据包数值就增加1。另外该ICMP报文的选项数据部分还会存放发送请求的时间值，来计算往返时间。
我们在IP地址为192.168.0.102主机上执行ping 192.168.0.1的命令，并通过 WireShark 抓包可以看出，源主机会构建一个ICMP回送请求消息数据包如下图所示。可以看到该ICMP报文的类型（Type）为8，对应代码（Code）为0，表示Echo（ping） request——ping回送请求，后面还有检验和（Checksum）等字段，检验ICMP报文结构。
当源主机送出的回送请求到达目标主机后，目标主机回答这一请求，发送一个ICMP回送应答数据包。这个ICMP 回送应答报文在IP层来看，与被送来的回送请求报文基本上一样。不同的只是，源和目标IP 地址字段被交换了，类型字段里填入了表示回送应答的0。
通过 WireShark 抓包如下图所示，可以看到该ICMP报文的类型（Type）为0，对应代码（Code）为0，表示Echo（ping） Reply——ping回显应答。
如果目的主机可以接收到回送应答数据包，那我们就认为目标主机是正常工作着的。进一步，记住发送回送请求数据包的时间，与接收到回送应答数据包的时间差，就能计算出数据包一去一回所需要的时间。但是，收到的回送应答报文里写的只是类型和代码的话，发送方主机将无法判断它是否是自己发出去请求的回答。因此，前面说到的标识符和序号字段就有它的意义了。将这两个值与回送应答报文中的相同字段值一比较，送行方主机就能够简单地检测回送应答是否正确了。执行ping 命令而调查的结果没什么问题的话，就将目标主机的IP 地址，数据大小，往复花费的时间打印到屏幕上。
