ICMP详解「建议收藏」

ICMP详解「建议收藏」ICMP(InternetControlMessageProtocol)网际控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议,用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据,但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP使用IP的基本支持,就像它是一个更高级别的协议,但是,ICMP实际上是IP的…

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ICMP(Internet Control Message Protocol)网际控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议,用于在IP主机路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据,但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

ICMP使用IP的基本支持,就像它是一个更高级别的协议,但是,ICMP实际上是IP的一个组成部分,必须由每个IP模块实现

简介

ICMP协议是一种面向无连接的协议,用于传输出错报告控制信息。它是一个非常重要的协议,它对于网络安全具有极其重要的意义。它属于网络层协议,主要用于在主机与路由器之间传递控制信息,包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时,会自动发送ICMP消息。

ICMP 是 TCP/IP 模型中网络层的重要成员,与 IP 协议、ARP 协议、RARP 协议及 IGMP 协议共同构成 TCP/IP 模型中的网络层。ping 和 tracert是两个常用网络管理命令,ping 用来测试网络可达性,tracert 用来显示到达目的主机的路径。ping和 tracert 都利用 ICMP 协议来实现网络功能,它们是把网络协议应用到日常网络管理的典型实例。 

从技术角度来说,ICMP就是一个“错误侦测与回报机制”,其目的就是让我们能够检测网路的连线状况﹐也能确保连线的准确性。当路由器在处理一个数据包的过程中发生了意外,可以通过ICMP向数据包的源端报告有关事件。

其功能主要有:侦测远端主机是否存在,建立及维护路由资料,重导资料传送路径(ICMP重定向),资料流量控制。ICMP在沟通之中,主要是透过不同的类别(Type)与代码(Code) 让机器来识别不同的连线状况。

ICMP 是个非常有用的协议﹐尤其是当我们要对网路连接状况进行判断的时候。 

工作原理

图1 ICMP原理图1 ICMP原理

ICMP提供一致易懂的出错报告信息。发送的出错报文返回到发送原数据的设备,因为只有发送设备才是出错报文的逻辑接受者。发送设备随后可根据ICMP报文确定发生错误的类型,并确定如何才能更好地重发失败的数据包。但是ICMP唯一的功能是报告问题而不是纠正错误,纠正错误的任务由发送方完成

我们在网络中经常会使用到ICMP协议,比如我们经常使用的用于检查网络通不通的Ping命令(Linux和Windows中均有),这个“Ping”的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。还有其他的网络命令跟踪路由的Tracert命令也是基于ICMP协议的。

报文格式

图2ICMP报文格式图2ICMP报文格式

ICMP报文包含在IP数据报中,属于IP的一个用户,IP头部就在ICMP报文的前面,所以一个ICMP报文包括IP头部、ICMP头部和ICMP报文,IP头部的Protocol值为1就说明这是一个ICMP报文,ICMP头部中的类型(Type)域用于说明ICMP报文的作用及格式,此外还有一个代码(Code)域用于详细说明某种ICMP报文的类型,所有数据都在ICMP头部后面。

ICMP报文格式具体由RFC 777 ,RFC 792 规范。

ICMP类型

已经定义的ICMP消息类型大约有10多种,每种ICMP数据类型都被封装在一个IP数据包中。主要的ICMP消息类型包括以下几种。

响应请求

我们日常使用最多的ping,就是响应请求(Type=8)和应答(Type=0),一台主机向一个节点发送一个Type=8的ICMP报文,如果途中没有异常(例如被路由器丢弃、目标不回应ICMP或传输失败),则目标返回Type=0的ICMP报文,说明这台主机存在,更详细的tracert通过计算ICMP报文通过的节点来确定主机与目标之间的网络距离

目标不可到达、源抑制和超时报文

这三种报文的格式是一样的,目标不可到达报文(Type=3)在路由器或主机不能传递数据报时使用,例如我们要连接对方一个不存在的系统端口(端口号小于1024)时,将返回Type=3、Code=3的ICMP报文,它要告诉我们:“嘿,别连接了,我不在家的!”,常见的不可到达类型还有网络不可到达(Code=0)、主机不可到达(Code=1)、协议不可到达(Code=2)等。源抑制则充当一个控制流量的角色,它通知主机减少数据报流量,由于ICMP没有恢复传输的报文,所以只要停止该报文,主机就会逐渐恢复传输速率。最后,无连接方式网络的问题就是数据报会丢失,或者长时间在网络游荡而找不到目标,或者拥塞导致主机在规定时间内无法重组数据报分段,这时就要触发ICMP超时报文的产生。超时报文的代码域有两种取值:Code=0表示传输超时,Code=1表示重组分段超时。

时间戳

时间戳请求报文(Type=13)和时间戳应答报文(Type=14)用于测试两台主机之间数据报来回一次的传输时间。传输时,主机填充原始时间戳,接收方收到请求后填充接收时间戳后以Type=14的报文格式返回,发送方计算这个时间差。一些系统不响应这种报文。 

全部消息类型

下表显示了完整的ICMP类型:

表1 ICMP类型

  
TYPE CODE Description Query Error
0 0 Echo Reply——回显应答(Ping应答) x  
3 0 Network Unreachable——网络不可达   x
3 1 Host Unreachable——主机不可达   x
3 2 Protocol Unreachable——协议不可达   x
3 3 Port Unreachable——端口不可达   x
3 4 Fragmentation needed but no frag. bit set——需要进行分片但设置不分片比特   x
3 5 Source routing failed——源站选路失败   x
3 6 Destination network unknown——目的网络未知   x
3 7 Destination host unknown——目的主机未知   x
3 8 Source host isolated (obsolete)——源主机被隔离(作废不用)   x
3 9 Destination network administratively prohibited——目的网络被强制禁止   x
3 10 Destination host administratively prohibited——目的主机被强制禁止   x
3 11 Network unreachable for TOS——由于服务类型TOS,网络不可达   x
3 12 Host unreachable for TOS——由于服务类型TOS,主机不可达   x
3 13 Communication administratively prohibited by filtering——由于过滤,通信被强制禁止   x
3 14 Host precedence violation——主机越权   x
3 15 Precedence cutoff in effect——优先中止生效   x
4 0 Source quench——源端被关闭(基本流控制)    
5 0 Redirect for network——对网络重定向    
5 1 Redirect for host——对主机重定向    
5 2 Redirect for TOS and network——对服务类型和网络重定向    
5 3 Redirect for TOS and host——对服务类型和主机重定向    
8 0 Echo request——回显请求(Ping请求) x  
9 0 Router advertisement——路由器通告    
10 0 Route solicitation——路由器请求    
11 0 TTL equals 0 during transit——传输期间生存时间为0   x
11 1 TTL equals 0 during reassembly——在数据报组装期间生存时间为0   x
12 0 IP header bad (catchall error)——坏的IP首部(包括各种差错)   x
12 1 Required options missing——缺少必需的选项   x
13 0 Timestamp request (obsolete)——时间戳请求(作废不用) x  
14   Timestamp reply (obsolete)——时间戳应答(作废不用) x  
15 0 Information request (obsolete)——信息请求(作废不用) x  
16 0 Information reply (obsolete)——信息应答(作废不用) x  
17 0 Address mask request——地址掩码请求 x  
18 0 Address mask reply——地址掩码应答    

应用

ICMP 协议应用在许多网络管理命令中,下面以 ping 和 tracert 命令为例详细介绍 ICMP 协议的应用。

(1) ping 命令使用 ICMP 回送请求和应答报文

在网络可达性测试中使用的分组网间探测命令 ping 能产生 ICMP 回送请求和应答报文。目的主机收到 ICMP 回送请求报文后立刻回送应答报文,若源主机能收到 ICMP 回送应答报文,则说明到达该主机的网络正常。

(2)路由分析诊断程序 tracert 使用了 ICMP时间超过报文

tracert 命令主要用来显示数据包到达目的主机所经过的路径。通过执行一个 tracert 到对方主机的命令,返回数据包到达目的主机所经历的路径详细信息,并显示每个路径所消耗的时间。

ICMP详解「建议收藏」

从左到右的5条信息分别代表了“生存时间”(每途经一个路由器结点自增1)、“三次发送的ICMP包返回时间”(共计3个,单位为毫秒ms,其中带有星号(*)的信息表示该次ICMP包返回时间超时)和“途经路由器的IP地址”(如果有主机名,还会包含主机名)。

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