icmp協(xié)議協(xié)議基礎(chǔ)詳解
ICMP全稱Internet Control Message Protocol（網(wǎng)際控制信息協(xié)議）
提起ICMP，一些人可能會(huì)感到陌生，實(shí)際上，ICMP與我們息息相關(guān)。在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各層次中，都需要控制，而不同的層次有不同的分工和控制內(nèi)容，IP層的控制功能是最復(fù)雜的，主要負(fù)責(zé)差錯(cuò)控制、擁塞控制等，任何控制都是建立在信息的基礎(chǔ)之上的，在基于IP數(shù)據(jù)報(bào)的網(wǎng)絡(luò)體系中，網(wǎng)關(guān)必須自己處理數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸工作，而IP協(xié)議自身沒有內(nèi)在機(jī)制來獲取差錯(cuò)信息并處理。為了處理這些錯(cuò)誤，TCP/IP設(shè)計(jì)了ICMP協(xié)議，當(dāng)某個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤時(shí)，立即向信源主機(jī)發(fā)送ICMP報(bào)文，報(bào)告出錯(cuò)信息，讓信源主機(jī)采取相應(yīng)處理措施，它是一種差錯(cuò)和控制報(bào)文協(xié)議，不僅用于傳輸差錯(cuò)報(bào)文，還傳輸控制報(bào)文。
ICMP報(bào)文格式ＩC M P所有報(bào)文的前4個(gè)字節(jié)都是一樣的，但是剩下的其他字節(jié)則互不相同。。
類型字段可以有1 5個(gè)不同的值，以描述特定類型的I C M P報(bào)文。某些I C M P報(bào)文還使用代碼字段的值來進(jìn)一步描述不同的條件。
表示ICMP頭部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
typedefstruct icmp_hdr
{ unsigned char icmp_type; //消息類型
unsigned char icmp_code; //代碼
unsigned short icmp_checksum; //校驗(yàn)和
unsigned short icmp_id; //ID號(hào)
unsigned short icmp_sequence; //序列號(hào)
unsigned long icmp_TImestamp; //時(shí)間戳
} ICMP_HDR，*PICMP_HDR;
ICMP報(bào)文的類型ICMP 經(jīng)常被認(rèn)為是 IP 層的一個(gè)組成部分，它傳遞差錯(cuò)報(bào)文以及其他需要注意的信息。ICMP 報(bào)文通常被 IP 層或更高層協(xié)議（TCP 或 UDP）使用。ICMP 報(bào)文是在 IP 數(shù)據(jù)報(bào)內(nèi)部傳輸?shù)?。IP 協(xié)議是不可靠協(xié)議，不能保證 IP 數(shù)據(jù)報(bào)能夠成功的到達(dá)目的主機(jī)，無法進(jìn)行差錯(cuò)控制，而 ICMP 協(xié)議能夠協(xié)助 IP 協(xié)議完成這些功能。下面是 ICMP 報(bào)文的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
類型：一個(gè) 8 位類型字段，表示 ICMP 數(shù)據(jù)包類型;
代碼：一個(gè) 8 位代碼域，表示指定類型中的一個(gè)功能，如果一個(gè)類型中只有一種功能，代碼域置為 0;
檢驗(yàn)和：數(shù)據(jù)包中 ICMP 部分上的一個(gè) 16 位檢驗(yàn)和;
ICMP 差錯(cuò)報(bào)文
當(dāng)發(fā)送一份差錯(cuò)報(bào)文時(shí)，報(bào)文始終包含 IP 的首部和產(chǎn)生 ICMP 差錯(cuò)報(bào)文的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的前 8 位字節(jié)。這樣，接收 ICMP 差錯(cuò)報(bào)文的模塊就會(huì)把它與某個(gè)特定的協(xié)議（根據(jù) IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部中的協(xié)議字段來判斷）和用戶進(jìn)程（根據(jù)包含在 IP 數(shù)據(jù)報(bào)前 8 個(gè)字節(jié)中的 TCP 或 UDP 報(bào)文首部中的 TCP 或 UDP 端口號(hào)來判斷）聯(lián)系起來。
下面各種情況不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生 ICMP 差錯(cuò)報(bào)文：
ICMP 報(bào)文差錯(cuò)（ICMP查詢報(bào)文可能會(huì)產(chǎn)生ICMP差錯(cuò)報(bào)文）;
目的地址是廣播地址或多播地址的 IP 數(shù)據(jù)報(bào);
作為鏈路層廣播的數(shù)據(jù)報(bào);
不是 IP 分片的第一片;
源地址不是單個(gè)主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)，也就是說，源地址不可能是零地址、環(huán)回地址、廣播地址或多播地址;
以下針對(duì) ICMP 差錯(cuò)報(bào)文的類型進(jìn)行分析：
1、ICMP 目標(biāo)不可達(dá)消息：IP 路由器無法將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給目的地址時(shí)，會(huì)給發(fā)送端主機(jī)返回一個(gè)目標(biāo)不可達(dá) ICMP 消息，并在這個(gè)消息中顯示不可達(dá)的具體原因。
2、ICMP 重定向消息：如果路由器發(fā)現(xiàn)發(fā)送端主機(jī)使用次優(yōu)的路徑發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，那么它會(huì)返回一個(gè) ICMP 重定向消息給這個(gè)主機(jī)，這個(gè)消息包含了最合適的路由信息和源數(shù)據(jù)。主要發(fā)生在路由器持有更好的路由信息的情況下，路由器會(huì)通過這個(gè) ICMP 重定向消息給發(fā)送端主機(jī)一個(gè)更合適的發(fā)送路由。
3、ICMP 超時(shí)消息：IP 數(shù)據(jù)包中有一個(gè)字段 TTL（TIme to live，生存周期），它的值隨著每經(jīng)過一個(gè)路由器就會(huì)減 1，直到減到 0 時(shí)該 IP 數(shù)據(jù)包被丟棄。此時(shí)，IP 路由器將發(fā)送一個(gè) ICMP 超時(shí)消息給發(fā)送端主機(jī)，并通知該包已被丟棄。
4、源抑制消息：當(dāng) TCP/IP 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到另一主機(jī)時(shí)，如果速度達(dá)到路由器或者鏈路的飽和狀態(tài)，路由器發(fā)出一個(gè) ICMP 源抑制消息。
各種類型的I C M P報(bào)文如圖所示，不同類型由報(bào)文中的類型字段和代碼字段來共同決定。圖中的最后兩列表明I C M P報(bào)文是一份查詢報(bào)文還是一份差錯(cuò)報(bào)文。因?yàn)閷?duì)I C M P差錯(cuò)報(bào)文有時(shí)需要作特殊處理，因此我們需要對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分。例如，在對(duì)I C M P差錯(cuò)報(bào)文進(jìn)行響應(yīng)時(shí)，永遠(yuǎn)不會(huì)生成另一份I C M P差錯(cuò)報(bào)文（如果沒有這個(gè)限制規(guī)則，可能會(huì)遇到一個(gè)差錯(cuò)產(chǎn)生另一個(gè)差錯(cuò)的情況，而差錯(cuò)再產(chǎn)生差錯(cuò)，這樣會(huì)無休止地循環(huán)下去）。
當(dāng)發(fā)送一份I C M P差錯(cuò)報(bào)文時(shí)，報(bào)文始終包含I P的首部和產(chǎn)生I C M P差錯(cuò)報(bào)文的I P數(shù)據(jù)報(bào)的前8個(gè)字節(jié)。這樣，接收I C M P差錯(cuò)報(bào)文的模塊就會(huì)把它與某個(gè)特定的協(xié)議（根據(jù)I P數(shù)據(jù)報(bào)首部中的協(xié)議字段來判斷）和用戶進(jìn)程（根據(jù)包含在I P數(shù)據(jù)報(bào)前8個(gè)字節(jié)中的T C P或U D P報(bào)文首部中的T C P或U D P端口號(hào)來判斷）聯(lián)系起來。6 。 5節(jié)將舉例來說明一點(diǎn)。
下面各種情況都不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生I C M P差錯(cuò)報(bào)文：
1） ICMP差錯(cuò)報(bào)文（但是，I C M P查詢報(bào)文可能會(huì)產(chǎn)生I C M P差錯(cuò)報(bào)文）。
2） 目的地址是廣播地址或多播地址的I P數(shù)據(jù)報(bào)。
3） 作為鏈路層廣播的數(shù)據(jù)報(bào)。
4） 不是I P分片的第一片。
5） 源地址不是單個(gè)主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)。這就是說，源地址不能為零地址、環(huán)回地址、廣播地
址或多播地址。
這些規(guī)則是為了防止過去允許I C M P差錯(cuò)報(bào)文對(duì)廣播分組響應(yīng)所帶來的廣播風(fēng)暴。
下面是幾種常見的ICMP報(bào)文：
1.響應(yīng)請(qǐng)求
我們?nèi)粘Ｊ褂米疃嗟膒ing，就是響應(yīng)請(qǐng)求（Type=8）和應(yīng)答（Type=0），一臺(tái)主機(jī)向一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)Type=8的ICMP報(bào)文，如果途中沒有異常（例如被路由器丟棄、目標(biāo)不回應(yīng)ICMP或傳輸失?。?，則目標(biāo)返回Type=0的ICMP報(bào)文，說明這臺(tái)主機(jī)存在，更詳細(xì)的tracert通過計(jì)算ICMP報(bào)文通過的節(jié)點(diǎn)來確定主機(jī)與目標(biāo)之間的網(wǎng)絡(luò)距離。
2.目標(biāo)不可到達(dá)、源抑制和超時(shí)報(bào)文
這三種報(bào)文的格式是一樣的，目標(biāo)不可到達(dá)報(bào)文（Type=3）在路由器或主機(jī)不能傳遞數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)使用，例如我們要連接對(duì)方一個(gè)不存在的系統(tǒng)端口（端口號(hào)小于1024）時(shí)，將返回Type=3、Code=3的ICMP報(bào)文，它要告訴我們：“嘿，別連接了，我不在家的！”，常見的不可到達(dá)類型還有網(wǎng)絡(luò)不可到達(dá)（Code=0）、主機(jī)不可到達(dá)（Code=1）、協(xié)議不可到達(dá)（Code=2）等。源抑制則充當(dāng)一個(gè)控制流量的角色，它通知主機(jī)減少數(shù)據(jù)報(bào)流量，由于ICMP沒有恢復(fù)傳輸?shù)膱?bào)文，所以只要停止該報(bào)文，主機(jī)就會(huì)逐漸恢復(fù)傳輸速率。最后，無連接方式網(wǎng)絡(luò)的問題就是數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)丟失，或者長(zhǎng)時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)游蕩而找不到目標(biāo)，或者擁塞導(dǎo)致主機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無法重組數(shù)據(jù)報(bào)分段，這時(shí)就要觸發(fā)ICMP超時(shí)報(bào)文的產(chǎn)生。超時(shí)報(bào)文的代碼域有兩種取值：Code=0表示傳輸超時(shí)，Code=1表示重組分段超時(shí)。
3.時(shí)間戳
時(shí)間戳請(qǐng)求報(bào)文（Type=13）和時(shí)間戳應(yīng)答報(bào)文（Type=14）用于測(cè)試兩臺(tái)主機(jī)之間數(shù)據(jù)報(bào)來回一次的傳輸時(shí)間。傳輸時(shí)，主機(jī)填充原始時(shí)間戳，接收方收到請(qǐng)求后填充接收時(shí)間戳后以Type=14的報(bào)文格式返回，發(fā)送方計(jì)算這個(gè)時(shí)間差。一些系統(tǒng)不響應(yīng)這種報(bào)文。
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