ICMP協(xié)議

　　ICMP（Internet Control Message Protocol）是介于網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的協(xié)議。它的主要功能是傳輸網(wǎng)絡(luò)診斷信息。

　　ICMP傳輸?shù)男畔⒖梢苑譃閮深悾活愂清e(cuò)誤信息，這一類信息可用來診斷網(wǎng)絡(luò)故障。我們已經(jīng)知道，IP協(xié)議的工作方式是”best effort”。如果IP包沒有被傳輸?shù)侥康牡兀蛘逫P包發(fā)生錯(cuò)誤，IP協(xié)議本身不會(huì)做進(jìn)一步的努力。但是上游發(fā)送IP包的主機(jī)和接力的路由器并不知道下游發(fā)生了錯(cuò)誤和故障，它們可能繼續(xù)發(fā)送IP包。通過ICMP包，下游的的路由器和主機(jī)可以將錯(cuò)誤信息匯報(bào)給上游，從而讓上游的路由器和主機(jī)進(jìn)行調(diào)整，需要主要的是，ICMP只提供特定類型的錯(cuò)誤匯報(bào)，它不能幫助IP協(xié)議成為”可靠（reliable）”的協(xié)議。另一類信息是咨詢性質(zhì)的，比如某臺(tái)計(jì)算機(jī)詢問路徑上的每個(gè)路由器都是誰，然后各個(gè)路由器同樣用ICMP包回答。

　　備注：ICMP基于IP協(xié)議，也就是說，一個(gè)ICMP包需要封裝在IP包中，然后在互聯(lián)網(wǎng)傳送.ICMP是IP套裝的必須部分，也就是說，任何一個(gè)支持IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)，都要實(shí)現(xiàn)ICMP.

　　ICMP包的結(jié)構(gòu)：

　　有點(diǎn)復(fù)雜，但是那是注釋，內(nèi)容不復(fù)雜，下面看我給大家一一道來：

　　ICMP包都會(huì)有Type，Code，Checksum三部分.Type標(biāo)識(shí)ICMP包的大的類型，而Code是一個(gè)Type之內(nèi)細(xì)分小類型。針對不同的錯(cuò)誤信息或者資訊信息，會(huì)有不同的Type和Code.從上面我們可以看出，ICMP支持的類型非常多，由多種多樣的功能.Checksum 與IP協(xié)議的header Checksum相類似，但與IP協(xié)議中checksum只校驗(yàn)頭部不同，這里的Checksum所校驗(yàn)的是整個(gè)ICMP包（包括頭部和數(shù)據(jù)）

　　余下的ICMP包格式根據(jù)不同的類型不同。另一方面，ICMP包通常是由某個(gè)IP包觸發(fā)的。這個(gè)觸發(fā)IP包的頭部和一部分?jǐn)?shù)據(jù)會(huì)被包含在ICMP包的數(shù)據(jù)部分。

　　ICMP協(xié)議是實(shí)現(xiàn)ping命令和traceroute命令的基礎(chǔ)。這兩個(gè)工具常用于網(wǎng)絡(luò)排錯(cuò)。

　　常見的ICMP包類型

　　回音（Echo）屬于資訊信息.ping命令就是利用了該類型的ICMP包。當(dāng)使用ping命令的時(shí)候，將向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送Echo-詢問類型的ICMP包，而目標(biāo)主機(jī)在接收到該ICMP包之后，會(huì)回復(fù)Echo-回答類型的ICMP包，并將詢問ICMP包包含在數(shù)據(jù)部分.ping命令是我們進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)排查的一個(gè)重要工具。例如一個(gè)IP地址可以通過ping命令收到回復(fù)，那么其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通信方式也很有可能成功。

　　源頭冷卻（source quench）屬于錯(cuò)誤消息。如果某個(gè)主機(jī)快速的向目的傳送數(shù)據(jù)，而目的地主機(jī)沒有匹配的處理能力，目的主機(jī)可以向出發(fā)主機(jī)發(fā)出給類型的ICMP包，提醒出發(fā)主機(jī)放慢發(fā)送速度。

　　目的地?zé)o法到達(dá)（Destination Uncreachale）屬于錯(cuò)誤信息。如果一個(gè)路由器接收到一個(gè)沒辦法進(jìn)一步接力的IP包，它會(huì)想出發(fā)主機(jī)發(fā)送該類型的ICMP包。比如當(dāng)IP包到達(dá)最后一個(gè)路由器，路由器發(fā)現(xiàn)目的地主機(jī)down機(jī)，就會(huì)向出發(fā)主機(jī)發(fā)送目的地?zé)o法到達(dá)（Destinaton Unreacherable）類型的ICMP包。目的地?zé)o法到達(dá)還有其他可能的原因，比如不存在接力路徑，比如不被接收的端口號(hào)等等。

　　超時(shí)（Time Exceded）屬于錯(cuò)誤信息.IPV4中的Time to Live（TTL）和IPV6中的Hop Limit會(huì)隨著經(jīng)過的路由器而遞減，當(dāng)這個(gè)區(qū)域值減為0時(shí)，就認(rèn)為該IP包超時(shí)（Time Exceeded）.Time Exceeded就是TTL減為0時(shí)路由器發(fā)給出發(fā)地主機(jī)的ICMP包，通知它發(fā)生了超時(shí)錯(cuò)誤。

　　traceroute就利用了這種類型的ICMP包.traceroute命令用來發(fā)現(xiàn)IP接力路徑上的各個(gè)路由器。它向目的地發(fā)送IP包，第一次的時(shí)候，將TTL設(shè)為1，引發(fā)第一個(gè)路由器的Time Exceeded錯(cuò)誤。這樣，第一個(gè)路由器恢復(fù)ICMP包，從而讓出發(fā)主機(jī)知道途徑的第一個(gè)路由器的信息。隨后TTL被設(shè)置為2，，3，4.。。直到到達(dá)目的主機(jī)。這樣，沿途的每個(gè)路由器都會(huì)向出發(fā)主機(jī)發(fā)送ICMP包來匯報(bào)錯(cuò)誤.traceroute將ICMP包的信息打印在屏幕上，就是接力路徑的信息了。

　　重新定向（redirect）屬于錯(cuò)誤信息。當(dāng)一個(gè)路由器收到一個(gè)IP包，對照其routing table，發(fā)現(xiàn)自己不應(yīng)該受到該IP包，它會(huì)向出發(fā)主機(jī)發(fā)送重新定向類型的ICMP，提醒出發(fā)主機(jī)修改自己的routing table.比如下面的網(wǎng)絡(luò)：

　　假如145.1發(fā)送到145.15的IP包，結(jié)果被中間的路由器通過145.17的NIC收到。那么路由器就會(huì)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)自己的routing table，這個(gè)IP包要原路返回。那么router就可以判斷出145.1的routing table可能有問題。所以路由器會(huì)向145.1發(fā)送redirect類型的ICMP包。

　　IPV6的Neighbor Discovery

　　ARP協(xié)議用于發(fā)現(xiàn)周邊的IP地址和MAC地址的對應(yīng)。然而，ARP協(xié)議只用于IPV4，IPV6并不使用ARP協(xié)議.IPV6包通過鄰居探索（ND，Neighbor Discovery）來實(shí)現(xiàn)ARp的功能.ND的工作方式與ARP類型，但它基于ICMP協(xié)議.ICMP包郵Neighbor Solicitatin 和Neighbor Advertisement類型。這兩個(gè)類型分別對應(yīng)ARP協(xié)議的詢問和回復(fù)信息。

　　ICMP協(xié)議的作用是什么？

　　ICMP協(xié)議主要用來檢測網(wǎng)絡(luò)通信故障和實(shí)現(xiàn)鏈路追蹤，最典型的應(yīng)用就是PING和tracerooute。

　　PING：

　　通過發(fā)送回送請求報(bào)文和回送回答報(bào)文來檢測源主機(jī)到目的主機(jī)的鏈路是否有問題，目的地是否可達(dá)，以及通信的延遲情況。

　　traceroute：

　　通過發(fā)送探測報(bào)文來獲取鏈路地址信息。第一個(gè)探測報(bào)文TTL為1，到達(dá)第一個(gè)路由器時(shí)，TTL減1為0所以丟掉這個(gè)探測包，同時(shí)向源主機(jī)發(fā)回ICMP時(shí)間超過報(bào)文，這時(shí)源主機(jī)就獲得了第一個(gè)路由器的IP地址；接著源主機(jī)發(fā)送第二個(gè)探測報(bào)文，TTL增1為2，到達(dá)第一個(gè)路由器TTL減1為1并轉(zhuǎn)發(fā)探測包到第二個(gè)路由器，這時(shí)TTL減1為0，丟掉這個(gè)探測包并向源主機(jī)發(fā)回ICMP時(shí)間超過報(bào)文，源主機(jī)就獲得了第二個(gè)路由器的IP地址；以此類推，直到探測報(bào)文到達(dá)traceroute的目的地，這時(shí)源主機(jī)就獲得了到目的地的每一跳路由的IP地址。

　　ICMP功能簡介

　　網(wǎng)際層的IP負(fù)責(zé)位于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交付，為了使IP提供這一數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，需要進(jìn)行一些管理和維護(hù)工作，即IP層需要檢測某些錯(cuò)誤的條件，還要從虛網(wǎng)的其他結(jié)點(diǎn)獲取信息。這一功能由Internet控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）來提供，ICMP為內(nèi)部IP層通信提供一個(gè)維護(hù)，診斷和測試框架。

　　圖1-1示出了一個(gè)典型的例子，設(shè)備A在向設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，路由器2檢測到路由器4不可達(dá)，于是路由器2發(fā)送一個(gè)ICMP報(bào)文給源設(shè)備，告知問題所在。

　　ICMP協(xié)議的主要功能

　　ICMP的全稱是 Internet Control Message Protocol 。從技術(shù)角度來說，ICMP就是一個(gè)“錯(cuò)誤偵測與回報(bào)機(jī)制”，其目的就是讓我們能夠檢測網(wǎng)路的連線狀況﹐也能確保連線的準(zhǔn)確性﹐其功能主要有：

　　偵測遠(yuǎn)端主機(jī)是否存在

　　建立及維護(hù)路由資料

　　重導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送路徑

　　數(shù)據(jù)流量控制

　　ICMP在溝通之中，主要是通過不同類型的報(bào)文讓主機(jī)或路由器識(shí)別不同的鏈路傳輸情況。常用的ICMP報(bào)文類型如下

　　總結(jié)

　　ICMP協(xié)議是IP協(xié)議的排錯(cuò)助手，它可以幫助人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)IP通信中出現(xiàn)的故障。基于ICMP的ping和traceroute也構(gòu)成了重要的網(wǎng)絡(luò)診斷工具。然而需要注意的是，盡管ICMP的設(shè)計(jì)是出于好的意圖，但I(xiàn)CMP卻經(jīng)常被黑客借用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊，比如利用偽造的IP包引發(fā)大量的ICMP回復(fù)，并將這些ICMP包導(dǎo)向受害主機(jī)，從而形成DoS攻擊。而redirect類型的ICMP包可以引起某個(gè)主機(jī)更改自己的routing table，所以也被用做攻擊工具。許多站點(diǎn)選擇忽視某些類型的ICMP包來提供自身的安全性.