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ICMP协议详解

ICMP协议


ICMP协议详解

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ICMP(Internet Control Message Protocol)是介于网络层和传输层的协议 。它的主要功能是传输网络诊断信息 。
ICMP传输的信息可以分为两类 ， 一类是错误(error)信息 ， 这一类信息可用来诊断网络故障 。我们已经知道 ， IP协议的工作方式是“Best Effort” ， 如果IP包没有被传送到目的地 ， 或者IP包发生错误 ， IP协议本身不会做进一步的努力 。但上游发送IP包的主机和接力的路由器并不知道下游发生了错误和故障 ， 它们可能继续发送IP包 。通过ICMP包 ， 下游的路由器和主机可以将错误信息汇报给上游 ， 从而让上游的路由器和主机进行调整 。需要注意的是 ， ICMP只提供特定类型的错误汇报 ， 它不能帮助IP协议成为“可靠”(reliable)的协议 。另一类信息是咨询(Informational)性质的 ， 比如某台计算机询问路径上的每个路由器都是谁 ， 然后各个路由器同样用ICMP包回答 。
(ICMP基于IP协议 。也就是说 ， 一个ICMP包需要封装在IP包中 ， 然后在互联网传送 。ICMP是IP套装的必须部分 ， 也就是说 ， 任何一个支持IP协议的计算机 ， 都要同时实现ICMP 。)
ICMP包的结构：
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A bunch of Types
ICMP包都会有Type, Code和Checksum三部分 。Type表示ICMP包的大的类型 ， 而Code是一个Type之内细分的小类型 。针对不同的错误信息或者咨询信息 ， 会有不同的Type和Code 。从上面我们可以看到 ， ICMP支持的类型非常多 ， 就好像瑞士军刀一样 ， 有各种各样的功能 。Checksum与IP协议的header checksum相类似 ， 但与IP协议中checksum只校验头部不同 ， 这里的Checksum所校验的是整个ICMP包(包括头部和数据) 。
余下的ICMP包格式根据不同的类型不同 。另一方面 ， ICMP包通常是由某个IP包触发的 。这个触发IP包的头部和一部份数据会被包含在ICMP包的数据部分 。
ICMP协议是实现ping命令和traceroute命令的基础 。这两个工具常用于网络排错 。
常见的ICMP包类型
回音
回音(Echo)属于咨询信息 。ping命令就是利用了该类型的ICMP包 。当使用ping命令的时候 ， 将向目标主机发送Echo-询问类型的ICMP包 ， 而目标主机在接收到该ICMP包之后 ， 会回复Echo-回答类型的ICMP包 ， 并将询问ICMP包包含在数据部分 。ping命令是我们进行网络排查的一个重要工具 。如果一个IP地址可以通过ping命令收到回复 ， 那么其他的网络协议通信方式也很有可能成功 。
源头冷却
源头冷却(source quench)属于错误信息 。如果某个主机快速的向目的地传送数据 ， 而目的地主机没有匹配的处理能力 ， 目的地主机可以向出发主机发出该类型的ICMP包 ， 提醒出发主机放慢发送速度(请温柔一点吧) 。
目的地无法到达
目的地无法到达(Destination Unreachable)属于错误信息 。如果一个路由器接收到一个没办法进一步接力的IP包 ， 它会向出发主机发送该类型的ICMP包 。比如当IP包到达最后一个路由器 ， 路由器发现目的地主机down机 ， 就会向出发主机发送目的地无法到达(Destination Unreachable)类型的ICMP包 。目的地无法到达还可能有其他的原因 ， 比如不存在接力路径 ， 比如不被接收的端口号等等 。
超时
超时(Time Exceeded)属于错误信息 。IPv4中的Time to Live(TTL)和IPv6中的Hop Limit会随着经过的路由器而递减 ， 当这个区域值减为0时 ， 就认为该IP包超时(Time Exceeded) 。Time Exceeded就是TTL减为0时的路由器发给出发主机的ICMP包 ， 通知它发生了超时错误 。
traceroute就利用了这种类型的ICMP包 。traceroute命令用来发现IP接力路径(route)上的各个路由器 。它向目的地发送IP包 ， 第一次的时候 ， 将TTL设置为1 ， 引发第一个路由器的Time Exceeded错误 。这样 ， 第一个路由器回复ICMP包 ， 从而让出发主机知道途径的第一个路由器的信息 。随后TTL被设置为2、3、4 ， ... ， 直到到达目的主机 。这样 ， 沿途的每个路由器都会向出发主机发送ICMP包来汇报错误 。traceroute将ICMP包的信息打印在屏幕上 ， 就是接力路径的信息了 。


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