ICMP 協議基礎詳解
ICMP 經常被認為是 IP 層的一個組成部分，它傳遞差錯報文以及其他需要注意的信息。ICMP 報文通常被 IP 層或更高層協議(TCP 或 UDP)使用。ICMP 報文是在 IP 數據報內部傳輸的。IP 協議是不可靠協議，不能保證 IP 數據報能夠成功的到達目的主機，無法進行差錯控制，而 ICMP 協議能夠協助 IP 協議完成這些功能。下面是 ICMP 報文的數據結構：
類型：一個 8 位類型字段，表示 ICMP 數據包類型;
代碼：一個 8 位代碼域，表示指定類型中的一個功能，如果一個類型中只有一種功能，代碼域置為 0;
檢驗和：數據包中 ICMP 部分上的一個 16 位檢驗和;
ICMP 報文類型
ICMP 報文大致可分為兩類：差錯報文、查詢報文。具體消息類型如下表所示：
ICMP 差錯報文
當發送一份差錯報文時，報文始終包含 IP 的首部和產生 ICMP 差錯報文的 IP 數據報的前 8 位字節。這樣，接收 ICMP 差錯報文的模塊就會把它與某個特定的協議(根據 IP 數據報首部中的協議字段來判斷)和用戶進程(根據包含在 IP 數據報前 8 個字節中的 TCP 或 UDP 報文首部中的 TCP 或 UDP 端口號來判斷)聯系起來。
下面各種情況不會導致產生 ICMP 差錯報文：
ICMP 報文差錯(ICMP查詢報文可能會產生ICMP差錯報文);
目的地址是廣播地址或多播地址的 IP 數據報;
作為鏈路層廣播的數據報;
不是 IP 分片的第一片;
源地址不是單個主機的數據報，也就是說，源地址不可能是零地址、環回地址、廣播地址或多播地址;
以下針對 ICMP 差錯報文的類型進行分析：
1、ICMP 目標不可達消息：IP 路由器無法將 IP 數據報發送給目的地址時，會給發送端主機返回一個目標不可達 ICMP 消息，并在這個消息中顯示不可達的具體原因。
2、ICMP 重定向消息：如果路由器發現發送端主機使用次優的路徑發送數據時，那么它會返回一個 ICMP 重定向消息給這個主機，這個消息包含了最合適的路由信息和源數據。主要發生在路由器持有更好的路由信息的情況下，路由器會通過這個 ICMP 重定向消息給發送端主機一個更合適的發送路由。
3、ICMP 超時消息：IP 數據包中有一個字段 TTL(Time to live，生存周期)，它的值隨著每經過一個路由器就會減 1，直到減到 0 時該 IP 數據包被丟棄。此時，IP 路由器將發送一個 ICMP 超時消息給發送端主機，并通知該包已被丟棄。
4、源抑制消息：當 TCP/IP 主機發送數據到另一主機時，如果速度達到路由器或者鏈路的飽和狀態，路由器發出一個 ICMP 源抑制消息。
ICMP 查詢報文
----ICMP 回送消息：用于進行通信的主機或路由之間，判斷發送數據包是否成功到達對端的消息。可以向對端主機發送回送請求消息，也可以接收對端主機回來的回送應答消息。
----ICMP 地址掩碼消息：主要用于主機或路由想要了解子網掩碼的情況。可以向那些主機或路由器發送 ICMP 地址掩碼請求消息，然后通過接收 ICMP 地址掩碼應答消息獲取子網掩碼信息。
----ICMP 時間戳消息：可以向那些主機或路由器發送 ICMP 時間戳請求消息，然后通過接收 ICMP 時間戳應答消息獲取時間信息。
Ping 程序
Ping 程序利用 ICMP 回顯請求報文和回顯應答報文(而不用經過傳輸層)來測試目標主機是否可達。它是一個檢查系統連接性的基本診斷工具。
ICMP 回顯請求和 ICMP 回顯應答報文是配合工作的。當源主機向目標主機發送了 ICMP 回顯請求數據包后，它期待著目標主機的回答。目標主機在收到一個 ICMP 回顯請求數據包后，它會交換源、目的主機的地址，然后將收到的 ICMP 回顯請求數據包中的數據部分原封不動地封裝在自己的 ICMP 回顯應答數據包中，然后發回給發送 ICMP 回顯請求的一方。如果校驗正確，發送者便認為目標主機的回顯服務正常，也即物理連接暢通。
例如：在終端上 Ping 下谷歌的地址，神奇的發現谷歌地址既然不用翻墻都能上了，而且丟包率 0%。
- $ ping www.google.com
- PING www.google.com (173.194.127.148) 56(84) bytes of data.
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=1 ttl=48 time=11.0 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=2 ttl=48 time=10.8 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=3 ttl=48 time=11.1 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=4 ttl=48 time=10.8 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=5 ttl=48 time=11.1 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=6 ttl=48 time=11.0 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=7 ttl=48 time=10.5 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=8 ttl=48 time=9.96 ms
- 64 bytes from hkg03s13-in-f20.1e100.net (173.194.127.148): icmp_req=9 ttl=48 time=10.9 ms
- ^C
- --- www.google.com ping statistics ---
- 9 packets transmitted, 9 received, 0% packet loss, time 8009ms
- rtt min/avg/max/mdev = 9.963/10.830/11.123/0.368 ms
Traceroute 程序
Traceroute 程序主要用來偵測源主機到目的主機之間所經過的路由的情況。
Traceroute 使用 ICMP 報文和 IP 首部中的 TTL 字段，它充分利用了 ICMP 超時消息。其原理很簡單，開始時發送一個 TTL 字段為 1 的 UDP 數據報，而后每次收到 ICMP 超時蕭后，按順序再發送一個 TTL 字段加 1 的 UDP 數據報，以確定路徑中的每個路由器，而每個路由器在丟棄 UDP 數據報時都會返回一個 ICMP 超時報文，而最終到達目的主機后，由于 ICM P選擇了一個不可能的值作為 UDP 端口(大于30000)。這樣目的主機就會發送一個端口不可達的 ICMP 差錯報文。
