1.前言
PING（Packet Internet Groper）是基于 ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议） 的网络诊断工具，用于测试主机之间的连通性、测量往返时间（RTT）及检测丢包。
在不借助抓包工具等情况下，也可通过空口协议栈中数据链路层数据码流分析RRT时延。
2 数据分析
在ICMP协议中，标识符（Identifier）和序列号（Sequence Number）是匹配PING请求（Echo Request）与回复（Echo Reply）的关键字段。
2.1 ICMP Echo请求/回复报文结构
ICMP头部（Echo类型）的格式如下（以IPv4为例）：
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 |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data... (可变长度，PING默认包含时间戳或填充字符) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
-
Type：
-
8= Echo Request（请求） -
0= Echo Reply（回复）
-
-
Code：始终为
0。 -
Checksum：ICMP报文的校验和。
-
Identifier（标识符）：2字节，用于标识会话（通常为进程ID或自定义值）。
-
Sequence Number（序列号）：2字节，用于标识同一会话中的不同报文。
2.2 标识符和序列号的作用
(1) Identifier（标识符）
-
功能：区分不同主机或进程的PING会话。
-
在Linux/Windows中，PING命令默认将标识符设置为进程ID（例如
ping进程的PID）。 -
同一主机的多个PING进程会使用不同标识符，避免回复混淆。
-
-
示例：
-
进程A的PING标识符=
0x1234，进程B的PING标识符=0x5678。 -
回复报文必须携带与请求相同的标识符。
-
(2) Sequence Number（序列号）
-
功能：标识同一会话中的报文顺序，用于检测丢包或乱序。
-
每发送一个Echo Request，序列号递增（通常从
0开始）。 -
回复报文必须携带与请求相同的序列号。
-
-
示例：
-
第一次PING：序列号=
0x0001 -
第二次PING：序列号=
0x0002
-
2.3 匹配请求与回复的流程
以抓包数据为例（16进制显示ICMP头部）：
请求帧（Echo Request）
Type=08, Code=00, Checksum=ABCD
Identifier=00 01 (0x0001)
Sequence=00 01 (0x0001)
Data=...
回复帧（Echo Reply）
Type=00, Code=00, Checksum=1234
Identifier=00 01 (0x0001) ← 必须与请求一致
Sequence=00 01 (0x0001) ← 必须与请求一致
Data=... ← 数据内容通常原样返回
匹配规则：
-
回复的
Identifier和Sequence必须与某个请求完全一致。 -
通过这两个字段，可以唯一确定一个请求的回复，即使网络中同时存在多个PING会话。
2.4 总结
-
标识符：区分不同PING会话（如多进程场景）。
-
序列号：标识同一会话中的报文顺序。
-
匹配关键：通过
Identifier + Sequence唯一关联请求与回复，确保RTT计算的准确性。
RRT = 相同标识符与序列号下，回复报文接受时间-请求报文发送时间
3 IPV4举例
完整的 Ping 请求（Echo Request）和回复（Echo Reply）的数据链路层（Ethernet + IP + ICMP）数据包示例，包含 RTT（Round-Trip Time）时延计算 的详细解析。假设通信双方如下：
-
主机A（发送请求）
-
MAC:
00:11:22:33:44:55 -
IP:
192.168.1.100
-
-
主机B（回复）
-
MAC:
AA:BB:CC:DD:EE:FF -
IP:
8.8.8.8
-
3.1 Ping 请求（Echo Request）
完整数据包（Hex 格式）
FFFFFFFFFFFF 001122334455 0800 4500005400004000FF01 0000 C0A80164 08080808 0800 F5CA 0001 0001 6162636465666768696A6B6C6D6E6F70
关键字段解析:
| 字段 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| Ethernet 目标 MAC | FFFFFFFFFFFF | 广播地址（实际场景中为网关或目标 MAC）。 |
| Ethernet 源 MAC | 001122334455 | 主机A的 MAC。 |
| IP 协议 | 0800 | IPv4。 |
| IP 源地址 | C0A80164 | 192.168.1.100。 |
| IP 目标地址 | 08080808 | 8.8.8.8。 |
| ICMP 类型 | 08 | Echo Request。 |
| ICMP 标识符 | 0001 | 用于匹配请求与回复（通常为进程 ID）。 |
| ICMP 序列号 | 0001 | 请求序号。 |
| 数据部分 | 616263…6F70 | ASCII 数据 “abcdefghijklmnop”。 |
3.2 Ping 回复（Echo Reply）
完整数据包（Hex 格式）
001122334455 AABBCCDDEEFF 0800 4500005400004000FF01 0000 08080808 C0A80164 0000 FDCA 0001 0001 6162636465666768696A6B6C6D6E6F70
关键字段解析:
| 字段 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| Ethernet 目标 MAC | 001122334455 | 主机A的 MAC。 |
| Ethernet 源 MAC | AABBCCDDEEFF | 主机B的 MAC。 |
| IP 协议 | 0800 | IPv4。 |
| IP 源地址 | 08080808 | 8.8.8.8。 |
| IP 目标地址 | C0A80164 | 192.168.1.100。 |
| ICMP 类型 | 00 | Echo Reply。 |
| ICMP 标识符 | 0001 | 与请求包一致。 |
| ICMP 序列号 | 0001 | 与请求包一致。 |
| 数据部分 | 616263…6F70 | 原样返回请求的数据。 |
3.3 RTT（Round-Trip Time）时延计算
RTT 是 从发送 Echo Request 到接收 Echo Reply 的时间差，通常由 ping 工具自动计算。以下是手动计算方法：
（1）抓包工具记录时间戳
-
Wireshark 会显示每个包的时间戳（如
Frame 1和Frame 2的时间差）。 -
tcpdump 输出示例：
12:00:00.000000 IP 192.168.1.100 > 8.8.8.8: ICMP echo request, id 1, seq 1, length 64
12:00:00.002400 IP 8.8.8.8 > 192.168.1.100: ICMP echo reply, id 1, seq 1, length 64
（2）手动计算（需高精度时间戳）
如果通过代码抓包（如 Python 的 scapy），可记录发送和接收时间：
from scapy.all import *
import time
# 发送 Echo Request
send_time = time.time()
send(IP(dst="8.8.8.8")/ICMP(type=8, id=1, seq=1)/"abcdefghijklmnop")
# 捕获 Echo Reply
def callback(pkt):
if pkt[ICMP].type == 0 and pkt[ICMP].id == 1 and pkt[ICMP].seq == 1:
recv_time = time.time()
rtt = (recv_time - send_time) * 1000 # 转为毫秒
print(f"RTT: {rtt:.2f} ms")
sniff(filter="icmp and host 8.8.8.8", prn=callback, timeout=1)
输出示例：
RTT: 2.41 ms
4 IPV6举例
4.1Ping 请求（Echo Request）
ping请求包完整数据码流
以下为IPV6 ping包码流
aabbccddeeff00112233445586dd6000000000203a4020010db8000000000000000000000120010db80000000000000000000000028000f42cabcd00016162636465666768696a6b6c6d6e6f7071727374757677616263646566676869
整个数据包（包括以太网帧头、IPv6报头、ICMPv6报文）的十六进制码流进行分段解释
// 以太网帧头 (Ethernet Header) - 目标MAC和源MAC
// 假设目标MAC为 00:11:22:33:44:55, 源MAC为 aa:bb:cc:dd:ee:ff
aa bb cc dd ee ff 00 11 22 33 44 55
86 dd //IVP6
// IPv6 报头 (IPv6 Header)
6x 00 00 00 // 版本(6), 流量类别(0), 流标签(0)
00 20 // 载荷长度 (32 bytes, 即ICMPv6报文长度)
3a // 下一个报头 (58 = 0x3a, 代表ICMPv6)
40 // 跳数限制 (64)
20 01 0d b8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 // 源地址: 2001:db8::1
20 01 0d b8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 02 // 目标地址: 2001:db8::2
// ICMPv6 Echo Request 报文
80 // 类型 (128 = Echo Request)
00 // 代码 (0)
f4 2c // 校验和 (Checksum), 这是计算后的示例值，实际中会变化
ab cd // 标识符 (Identifier)
00 01 // 序列号 (Sequence Number)
// 数据载荷 (Data Payload)
61 62 63 64 65 66 67 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 // abcdefghijklmnop
71 72 73 74 75 76 77 61 62 63 64 65 66 67 68 69 // qrstuvwabcdefghi
字段含义详解
我们将数据包分层解析：
A. 以太网帧头 (Ethernet Header)
| 字段 | 值 (十六进制) | 含义 |
|---|---|---|
| 目标MAC地址 | 00 11 22 33 44 55 | 数据帧要发送到的设备的物理地址。 |
| 源MAC地址 | aa bb cc dd ee ff | 发送数据帧的设备的物理地址。 |
| 以太网类型 | 86 dd | 指明上层协议是 IPv6。 (IPv4 是 08 00) |
B. IPv6 报头 (IPv6 Header) - 固定40字节
| 字段 | 值 (十六进制) | 含义 |
|---|---|---|
| 版本 (Version) | 6 | IP协议版本号，6代表IPv6。 |
| 流量类别 (Traffic Class) 00 | 类似于IPv4的TOS字段，用于QoS。 | |
| 流标签 (Flow Label) | 00 000 | 用于标识同一“流”的数据包。 |
| 载荷长度 (Payload Length) | 00 20 | 16进制 0x0020 = 十进制32。表示IPv6报头之后的数据长度（即ICMPv6报文长度）。 |
| 下一个报头 (Next Header) | 3a | 16进制 0x3a = 十进制58。表示紧接在IPv6报头后的下一个协议是 ICMPv6。 |
| 跳数限制 (Hop Limit) | 40 | 16进制 0x40 = 十进制64。类似于IPv4的TTL，每经过一个路由器减1，减到0则丢弃。 |
| 源地址 (Source Address) | 2001:0db8…0001 | 数据包的起源IPv6地址。 (2001:db8::1) |
| 目标地址 (Destination Address) | 2001:0db8…0002 | 数据包的目标IPv6地址。 (2001:db8::2) |
C. ICMPv6 Echo Request 报文
| 字段 | 值 (十六进制) | 含义 |
|---|---|---|
| 类型 (Type) | 80 | 16进制 0x80 = 十进制128。表示这是一个 ICMPv6 Echo Request (回显请求) 报文。 |
| 代码 (Code) | 00 | 对于Echo请求和回复，此字段始终为0。 |
| 校验和 (Checksum) | f4 2c | 用于检测ICMPv6报文和部分IPv6报头在传输过程中是否有错误。 |
| 标识符 (Identifier) | ab cd | 由发送进程设置，用于匹配请求和回复。例如，ping6 命令的进程ID。 |
| 序列号 (Sequence Number) | 00 01 | 从0开始，每发送一个新的Echo请求就递增1，用于检测丢失或乱序的包。 |
| 数据 (Data) | 61 62 63 … | 可选的数据载荷。接收方在Echo Reply中必须原样返回此数据。这里是我们填充的32字节的字母序列。 |
4.2 Ping 回复数据包 (Echo Reply)
ping回复包完整数据码流
001122334455aabbccddeeff86dd6000000000203a4020010db8000000000000000000000220010db80000000000000000000000018100a1b2abcd00016162636465666768696a6b6c6d6e6f7071727374757677616263646566676869
// 以太网帧头 (Ethernet Header) - MAC地址与请求包方向相反
// 源MAC (原目标MAC): 00:11:22:33:44:55
// 目标MAC (原源MAC): aa:bb:cc:dd:ee:ff
00 11 22 33 44 55 aa bb cc dd ee ff 86 dd
// IPv6 报头 (IPv6 Header) - 地址与请求包方向相反
6x 00 00 00 // 版本(6), 流量类别(0), 流标签(0)
00 20 // 载荷长度 (32 bytes, ICMPv6报文长度)
3a // 下一个报头 (58 = 0x3a, ICMPv6)
40 // 跳数限制 (64)
20 01 0d b8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 02 // 源地址: 2001:db8::2
20 01 0d b8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 // 目标地址: 2001:db8::1
// ICMPv6 Echo Reply 报文
81 // 类型 (129 = Echo Reply) *这是关键变化*
00 // 代码 (0)
[新的校验和] // 校验和必须重新计算，此处为示例值 `a1 b2`
ab cd // 标识符 (Identifier) *不变*
00 01 // 序列号 (Sequence Number) *不变*
// 数据载荷 (Data Payload) *原样返回*
61 62 63 64 65 66 67 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 // abcdefghijklmnop
71 72 73 74 75 76 77 61 62 63 64 65 66 67 68 69 // qrstuvwabcdefghi
字段含义详解
字段含义详解 (重点说明变化部分)
A. 以太网帧头 (Ethernet Header)
| 字段 | 值 (十六进制) | 含义 |
|---|---|---|
| 目标MAC地址 | aa bb cc dd ee ff | 这是请求包的源MAC。回复包需要发回给最初的发送者。 |
| 源MAC地址 | 00 11 22 33 44 55 | 这是请求包的目标MAC。回复由这台主机发出。 |
| 以太网类型 | 86 dd | 上层协议依然是 IPv6。 |
B. IPv6 报头 (IPv6 Header)
| 字段 | 值 (十六进制) | 含义 |
|---|---|---|
| 版本/流量类别/流标签 | 60000000 | 与请求相同。 |
| 载荷长度 | 0020 | 32字节。ICMPv6回复报文长度与请求相同。 |
| 下一个报头 | 3a | ICMPv6。 |
| 跳数限制 | 40 | 64。通常操作系统会设置一个默认值（如64或255）。 |
| 源地址 (Source Address) | 2001:0db8…0002 | 这是请求包的目标地址 (2001:db8::2)。现在作为回复的源。 |
| 目标地址 (Destination Address) | 2001:0db8…0001 | 这是请求包的源地址 (2001:db8::1)。现在作为回复的目标。 |
C. ICMPv6 Echo Reply 报文
| 字段 | 值 (十六进制) | 含义 |
|---|---|---|
| 类型 (Type) | 81 | 16进制 0x81 = 十进制129。这是最核心的变化，表明这是一个 ICMPv6 Echo Reply (回显答复) 报文。 |
| 代码 (Code) | 00 | 对于Echo回复，此字段始终为0。 |
| 校验和 (Checksum) | a1 b2 | 必须重新计算。因为ICMPv6类型字段变了（128->129），且IPv6的源/目标地址也对调了，校验和是基于伪首部和整个ICMPv6报文计算的，所以一定会变化。这里的值是示例。 |
| 标识符 (Identifier) | ab cd | 必须与请求包完全一致。这样请求方才能将回复与特定的Ping进程匹配。 |
| 序列号 (Sequence Number) | 00 01 | 必须与请求包完全一致。用于标识这是哪个请求序列的回复。 |
| 数据 (Data) | 61 62 63 … | 必须与请求包完全一致。原样返回发送的数据载荷，用于验证数据完整性。 |