ICMP協(xié)議全解析

作者：YAWEN 2019-07-28 21:05:47

網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)管理

ICMP全名為(INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL)網(wǎng)絡(luò)控制消息協(xié)議。ICMP報(bào)文就像是IP報(bào)文的小弟，總頂著IP報(bào)文的名頭出來(lái)混。

1. ICMP簡(jiǎn)介

ICMP全名為(INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL)網(wǎng)絡(luò)控制消息協(xié)議。

ICMP的協(xié)議號(hào)為1。

ICMP報(bào)文就像是IP報(bào)文的小弟，總頂著IP報(bào)文的名頭出來(lái)混。

因?yàn)镮CMP報(bào)文是在IP報(bào)文內(nèi)部的，如圖：

ICMP屬于TCP/IP協(xié)議族，工作在網(wǎng)絡(luò)層(第三層)，用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息。

控制消息是指網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數(shù)據(jù)，但是對(duì)于用戶數(shù)據(jù)的傳遞起著重要的作用。

2. ICMP典型運(yùn)用—ping

ICMP的一個(gè)典型應(yīng)用是Ping。

Ping是檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連通性的常用工具，同時(shí)也能夠收集其他相關(guān)信息。

用戶可以在Ping命令中指定不同參數(shù)，如ICMP報(bào)文長(zhǎng)度、發(fā)送的ICMP報(bào)文個(gè)數(shù)、等待回復(fù)響應(yīng)的超時(shí)時(shí)間等，設(shè)備根據(jù)配置的參數(shù)來(lái)構(gòu)造并發(fā)送ICMP報(bào)文，進(jìn)行Ping測(cè)試。

Ping常用的配置參數(shù)說(shuō)明如下：

-a source-ip-address指定發(fā)送ICMP ECHO-REQUEST報(bào)文的源IP地址。如果不指定源IP地址，將采用出接口的IP地址作為ICMP ECHO-REQUEST報(bào)文發(fā)送的源地址。
-c count指定發(fā)送ICMP ECHO-REQUEST報(bào)文次數(shù)。缺省情況下發(fā)送5個(gè)ICMP ECHO-REQUEST報(bào)文。
-h ttl-value指定TTL的值。缺省值是255。
-t timeout指定發(fā)送完ICMP ECHO-REQUEST后，等待ICMP ECHO-REPLY的超時(shí)時(shí)間。

Ping命令的輸出信息中包括目的地址、ICMP報(bào)文長(zhǎng)度、序號(hào)、TTL值、以及往返時(shí)間。序號(hào)是包含在Echo回復(fù)消息(Type=0)中的可變參數(shù)字段，TTL和往返時(shí)間包含在消息的IP頭中。

3. ICMP典型運(yùn)用—Tracert

ICMP的另一個(gè)典型應(yīng)用是Tracert。

Tracert基于報(bào)文頭中的TTL值來(lái)逐跳跟蹤報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

為了跟蹤到達(dá)某特定目的地址的路徑，源端首先將報(bào)文的TTL值設(shè)置為1。

該報(bào)文到達(dá)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，TTL超時(shí)，于是該節(jié)點(diǎn)向源端發(fā)送TTL超時(shí)消息，消息中攜帶時(shí)間戳。

然后源端將報(bào)文的TTL值設(shè)置為2，報(bào)文到達(dá)第二個(gè)節(jié)點(diǎn)后超時(shí)，該節(jié)點(diǎn)同樣返回TTL超時(shí)消息，以此類推，直到報(bào)文到達(dá)目的地。

這樣，源端根據(jù)返回的報(bào)文中的信息可以跟蹤到報(bào)文經(jīng)過(guò)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)時(shí)間戳信息計(jì)算往返時(shí)間。

Tracert是檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)丟包及時(shí)延的有效手段，同時(shí)可以幫助管理員發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的路由環(huán)路。

Tracert常用的配置參數(shù)說(shuō)明如下：

-a source-ip-address指定tracert報(bào)文的源地址。
-f first-ttl指定初始TTL。缺省值是1。
-m max-ttl指定最大TTL。缺省值是30。
-name使能顯示每一跳的主機(jī)名。
-p port指定目的主機(jī)的UDP端口號(hào)。

4. ICMP類型

ICMP報(bào)文主要有兩大功能：查詢報(bào)文和差錯(cuò)報(bào)文。

對(duì)于查詢報(bào)文，常用的ping命令，以及用于無(wú)盤系統(tǒng)啟動(dòng)獲取網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼查詢報(bào)文，以及時(shí)間戳報(bào)文，目標(biāo)主機(jī)收到返回相應(yīng)的格式的回應(yīng)包;

對(duì)于差錯(cuò)報(bào)文在一些情況下目標(biāo)主機(jī)不會(huì)返回對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包：

5. 目的不可達(dá)(Destination Unreachable Message)

日常生活中，郵寄包裹會(huì)經(jīng)過(guò)多個(gè)傳遞環(huán)節(jié)，任意一環(huán)如果無(wú)法傳下去，都會(huì)返回寄件人，并附上無(wú)法郵寄的原因。

同理，當(dāng)路由器收到一個(gè)無(wú)法傳遞下去的IP報(bào)文時(shí)，會(huì)發(fā)送ICMP目的不可達(dá)報(bào)文(Type為3)給IP報(bào)文的源發(fā)送方。

報(bào)文中的Code就表示發(fā)送失敗的原因。

Code  
0 = net unreachable;  
1 = host unreachable;  
2 = protocol unreachable;  
3 = port unreachable;  
4 = fragmentation needed and DF set;  
5 = source route failed.

6. 超時(shí)(Time Exceeded Message)

網(wǎng)絡(luò)傳輸IP數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)程中，如果IP數(shù)據(jù)包的TTL值逐漸遞減為0時(shí)，需要丟棄數(shù)據(jù)報(bào)。

這時(shí)，路由器需要向源發(fā)送方發(fā)送ICMP超時(shí)報(bào)文(Type為11)，Code為0，表示傳輸過(guò)程中超時(shí)了。

一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)大而被分片，然后在目的主機(jī)側(cè)把所有的分片重組。

如果主機(jī)遲遲沒(méi)有等到所有的分片報(bào)文，就會(huì)向源發(fā)送方發(fā)送一個(gè)ICMP超時(shí)報(bào)文，Code為1，表示分片重組超時(shí)了。

7. 參數(shù)錯(cuò)誤報(bào)文(Parameter Problem Message)

當(dāng)路由器或主機(jī)處理數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)因?yàn)閳?bào)文頭的參數(shù)錯(cuò)誤而不得不丟棄報(bào)文時(shí)，需要向源發(fā)送方發(fā)送參數(shù)錯(cuò)誤報(bào)文(Type為12)。

當(dāng)Code為0時(shí)，報(bào)文中的Pointer表示錯(cuò)誤的字節(jié)位置。

8. 源冷卻(Source Quench Message)