國際控制報文協議ICMP

國際控制報文協議ICMP

ICMP簡介

• ICMP 用於主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告（檢測網絡錯誤）。
• ICMP 不是高層協議，而是 IP 層的協議。

**ICMP 報文的格式 **

ICMP 報文的類型

• ICMP 報文的前 4 個字節是統一的格式，共有三個字段：即類型、代碼和檢驗和。接着的 4 個字節的內容與 ICMP 的類型有關。

• ICMP報文可分為兩大類：一、有關信息采集和配置的ICMP報文(稱為查詢報文（query）或者信息類報文(information message)),二、有關IP數據報傳遞的ICMP報文（稱為差錯報文（error message））.

• ICMP 差錯報告報文有許多種比如 ：

  • 終點不可達；比如傳輸數據過程中，中間某一路由器不知道到目標地址怎么走，該路由器就會發回該報文。
  • 源點抑制(Source quench)； 即反饋發包速度過快；
  • 時間超過 ；
  • 參數問題 ；
  • 改變路由（重定向）(Redirect) ；

  

  如圖三個網段：1,2,3，可以把網段1的網關設置在A處，那么PC0訪問PC2時，PC0把數據發送到網關A，經Router0轉發到達PC2；如果是PC0訪問PC1那么PC0同樣也會先把數據發送到網關A，Router再中轉到Router1再到PC1，而重定向就是，當PC0發數據給網關A時，Router0給PC0返回一個ICMP差錯報告報文，告訴PC0直接發到Router1處更快到達PC1。

• 報文類型字段（Type）及代碼字段（Code）含義對照：

類型TYPE	代碼CODE	用途|描述 Description	查詢類Query	差錯類Error
0	0	Echo Reply——回顯應答（Ping應答）	√
3	0	Network Unreachable——網絡不可達		√
3	1	Host Unreachable——主機不可達		√
3	2	Protocol Unreachable——協議不可達		√
3	3	Port Unreachable——端口不可達		√
3	4	Fragmentation needed but no frag. bit set——需要進行分片但設置不分片比特		√
3	5	Source routing failed——源站選路失敗		√
3	6	Destination network unknown——目的網絡未知		√
3	7	Destination host unknown——目的主機未知		√
3	8	Source host isolated (obsolete)——源主機被隔離（作廢不用）		√
3	9	Destination network administratively prohibited——目的網絡被強制禁止		√
3	10	Destination host administratively prohibited——目的主機被強制禁止		√
3	11	Network unreachable for TOS——由於服務類型TOS，網絡不可達		√
3	12	Host unreachable for TOS——由於服務類型TOS，主機不可達		√
3	13	Communication administratively prohibited by filtering——由於過濾，通信被強制禁止		√
3	14	Host precedence violation——主機越權		√
3	15	Precedence cutoff in effect——優先中止生效		√
4	0	Source quench——源端被關閉（基本流控制）
5	0	Redirect for network——對網絡重定向
5	1	Redirect for host——對主機重定向
5	2	Redirect for TOS and network——對服務類型和網絡重定向
5	3	Redirect for TOS and host——對服務類型和主機重定向
8	0	Echo request——回顯請求（Ping請求）	√
9	0	Router advertisement——路由器通告
10	0	Route solicitation——路由器請求
11	0	TTL equals 0 during transit——傳輸期間生存時間為0		√
11	1	TTL equals 0 during reassembly——在數據報組裝期間生存時間為0		√
12	0	IP header bad (catchall error)——壞的IP首部（包括各種差錯）		√
12	1	Required options missing——缺少必需的選項		√
13	0	Timestamp request (obsolete)——時間戳請求（作廢不用）	√
14		Timestamp reply (obsolete)——時間戳應答（作廢不用）	√
15	0	Information request (obsolete)——信息請求（作廢不用）	√
16	0	Information reply (obsolete)——信息應答（作廢不用）	√
17	0	Address mask request——地址掩碼請求	√
18	0	Address mask reply——地址掩碼應答

**ICMP 差錯報告報文的數據字段的內容 **

如果網絡設備1與網絡設備2通信，圖中A表示網絡設備2收到的來自網絡設備1的數據報，該數據報並無有用數據，僅起詢問是否能通信作用；B表示該設備返回的數據報，圖中演示的是A-->B的過程。首先保留A的首部和數據字段中的前8字節，在IP數據報前面添加ICMP的前8字節形成ICMP差錯報告報文，再在ICMP差錯報告報文前面添加網絡層地址形成B數據報；

抓包演示

我們嘗試與兩個地址建立通信並抓取通信過程中的數據報，其中一個不能通信的地址：207.226.141.205；另一個為能夠通信的地址：202.99.160.68 。抓包總覽如下圖所示：

不能通信：

• 172.26.105.78（本計算機IP地址）——>207.226.141.205時：

Internet Control Message Protocol即表示網際控制報文協議ICMP。

可以看到該ICMP報文的類型（Type）為8，對應代碼（Code）為0，表示Echo request——回顯請求（Ping請求），屬於查詢報文。

可以以看到后面還有檢驗和等字段，檢驗了上面討論的ICMP報文字段結構。

• 207.226.141.205 ——> 172.26.105.78時：

可以看到該ICMP報文的類型（Type）為11，對應代碼（Code）為0，表示Time-to-live exceeded——傳輸期間生存時間TTL為0，屬於差錯報告報文。

能夠通信：

• 172.26.105.78（本計算機IP地址）——>202.99.160.68時：

可以看到該ICMP報文的類型（Type）為8，對應代碼（Code）為0，表示Echo request——回顯請求（Ping請求），屬於查詢報文。

• 202.99.160.68 ——> 172.26.105.78時：

可以看到該ICMP報文的類型（Type）為0，對應代碼（Code）為0，表示Echo Reply——回顯應答（Ping應答），屬於查詢報文。

ping命令診斷網絡故障

• PING（Packet Internet Grope），因特網包探索器，用於測試網絡連接量的程序。Ping發送一個ICMP回聲請求消息給目的地並報告是否收到所希望的ICMP回聲應答。

• ping指的是端對端連通，通常用來作為可用性的檢查，但是某些病毒木馬會強行大量遠程執行ping命令搶占你的網絡資源，導致系統變慢，網速變慢。嚴禁ping入侵作為大多數防火牆的一個基本功能提供給用戶進行選擇。

• 如果你打開IE瀏覽器訪問網站失敗，你可以通過ping命令測試到Internet的網絡連通，可以為你排除網絡故障提供線索，下面展示ping命令返回的信息以及分析其原因。

  • 目標主機不可到達

    

  • 目標網絡不可到達

    

  • 請求超時

    

    說明丟包了。

  • 通過延遲評估網絡帶寬

    

    可以看到最小延遲為54ms，最大延遲57ms，平均延遲55ms。

    當 ping 本計算機網關的時候延遲小，速度快：

    

  • 總結：ping命令只能檢測兩端口通或不通。

pathping命令跟蹤數據包路徑

當PC0 ping PC1時不通，可能是1~4處某一處或多處斷了，也可能是PC1沒有開機。而使用PC0 pathping PC1時，從PC0到PC1，每經過一個路由器都會通過該路由器給PC0發回一個數據包說明PC0到該路由器的路徑是通的。即Router1給PC0發回一個數據包則表示1、 2通；Router2給PC0發回一個數據包表示1、 2、 3通。在網絡排錯中具有很強的實用意義。

• 另一種情況

PC0 pathping PC1時，數據包可以通過Router0，但是Router0設置了進入的數據包無法追蹤該路由器，則Router0不會給PC0返回一個數據包。

• 演示

  輸入命令：

  pathping www.bilibili.com
  

  表示從本計算機訪問“www.bilibili.com”該網站的服務器，並追蹤途經的各個中轉路由器。

同時pathping命令還會統計通信方到每個中轉路由器的丟包率，由此可以看出從哪到哪丟包嚴重，網絡延遲大，據此可以優化網絡。

相同類型的有trace route命令，該命令較為簡略不會統計丟包率，這里不做討論。