国际控制报文协议ICMP

ICMP简介

• ICMP 用于主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告（检测网络错误）。
• ICMP 不是高层协议，而是 IP 层的协议。

ICMP 报文的格式

ICMP 报文的类型

• ICMP 报文的前 4 个字节是统一的格式，共有三个字段：即类型、代码和检验和。接着的 4 个字节的内容与 ICMP 的类型有关。

• ICMP报文可分为两大类：一、有关信息采集和配置的ICMP报文(称为查询报文（query）或者信息类报文(information message)),二、有关IP数据报传递的ICMP报文（称为差错报文（error message））.

• ICMP 差错报告报文有许多种比如 ：

  • 终点不可达；比如传输数据过程中，中间某一路由器不知道到目标地址怎么走，该路由器就会发回该报文。
  • 源点抑制(Source quench)； 即反馈发包速度过快；
  • 时间超过 ；
  • 参数问题 ；
  • 改变路由（重定向）(Redirect) ；

  

  如图三个网段：1,2,3，可以把网段1的网关设置在A处，那么PC0访问PC2时，PC0把数据发送到网关A，经Router0转发到达PC2；如果是PC0访问PC1那么PC0同样也会先把数据发送到网关A，Router再中转到Router1再到PC1，而重定向就是，当PC0发数据给网关A时，Router0给PC0返回一个ICMP差错报告报文，告诉PC0直接发到Router1处更快到达PC1。

• 报文类型字段（Type）及代码字段（Code）含义对照：

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

ICMP 差错报告报文的数据字段的内容

如果网络设备1与网络设备2通信，图中A表示网络设备2收到的来自网络设备1的数据报，该数据报并无有用数据，仅起询问是否能通信作用；B表示该设备返回的数据报，图中演示的是A-->B的过程。首先保留A的首部和数据字段中的前8字节，在IP数据报前面添加ICMP的前8字节形成ICMP差错报告报文，再在ICMP差错报告报文前面添加网络层地址形成B数据报；

抓包演示

我们尝试与两个地址建立通信并抓取通信过程中的数据报，其中一个不能通信的地址：207.226.141.205；另一个为能够通信的地址：202.99.160.68 。抓包总览如下图所示：

不能通信：

• 172.26.105.78（本计算机IP地址）——>207.226.141.205时：

Internet Control Message Protocol即表示网际控制报文协议ICMP。

可以看到该ICMP报文的类型（Type）为8，对应代码（Code）为0，表示Echo request——回显请求（Ping请求），属于查询报文。

可以以看到后面还有检验和等字段，检验了上面讨论的ICMP报文字段结构。

• 207.226.141.205 ——> 172.26.105.78时：

可以看到该ICMP报文的类型（Type）为11，对应代码（Code）为0，表示Time-to-live exceeded——传输期间生存时间TTL为0，属于差错报告报文。

能够通信：

• 172.26.105.78（本计算机IP地址）——>202.99.160.68时：

可以看到该ICMP报文的类型（Type）为8，对应代码（Code）为0，表示Echo request——回显请求（Ping请求），属于查询报文。

• 202.99.160.68 ——> 172.26.105.78时：

可以看到该ICMP报文的类型（Type）为0，对应代码（Code）为0，表示Echo Reply——回显应答（Ping应答），属于查询报文。

ping命令诊断网络故障

• PING（Packet Internet Grope），因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。Ping发送一个ICMP回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的ICMP回声应答。

• ping指的是端对端连通，通常用来作为可用性的检查，但是某些病毒木马会强行大量远程执行ping命令抢占你的网络资源，导致系统变慢，网速变慢。严禁ping入侵作为大多数防火墙的一个基本功能提供给用户进行选择。

• 如果你打开IE浏览器访问网站失败，你可以通过ping命令测试到Internet的网络连通，可以为你排除网络故障提供线索，下面展示ping命令返回的信息以及分析其原因。

  • 目标主机不可到达

    

  • 目标网络不可到达

    

  • 请求超时

    

    说明丢包了。

  • 通过延迟评估网络带宽

    

    可以看到最小延迟为54ms，最大延迟57ms，平均延迟55ms。

    当 ping 本计算机网关的时候延迟小，速度快：

    

  • 总结：ping命令只能检测两端口通或不通。

pathping命令跟踪数据包路径

当PC0 ping PC1时不通，可能是1~4处某一处或多处断了，也可能是PC1没有开机。而使用PC0 pathping PC1时，从PC0到PC1，每经过一个路由器都会通过该路由器给PC0发回一个数据包说明PC0到该路由器的路径是通的。即Router1给PC0发回一个数据包则表示1、 2通；Router2给PC0发回一个数据包表示1、 2、 3通。在网络排错中具有很强的实用意义。

• 另一种情况

PC0 pathping PC1时，数据包可以通过Router0，但是Router0设置了进入的数据包无法追踪该路由器，则Router0不会给PC0返回一个数据包。

• 演示

  输入命令：

  pathping www.bilibili.com

  表示从本计算机访问“www.bilibili.com”该网站的服务器，并追踪途经的各个中转路由器。

同时pathping命令还会统计通信方到每个中转路由器的丢包率，由此可以看出从哪到哪丢包严重，网络延迟大，据此可以优化网络。

相同类型的有trace route命令，该命令较为简略不会统计丢包率，这里不做讨论。