计算机网络详细笔记（四）网际控制报文协议ICMP

4.网际控制报文协议ICMP

网际控制报文协议概述：：

• 作用：更有效地转发IP数据报和提高交付成功的机会。
• 原理：允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
• 层级：互联网的标准协议，但是不是高层协议，而是IP层的协议。
• 组装：ICMP报文作为IP层数据报的数据，加上数据报的首部，组成IP数据报发送出去。
• 格式：（如下图所示）
  • 前四字节格式统一，共有类型、代码和检验和三个字段。
  • 最后是数据字段，其长度取决于ICMP的类型。
    

4.1.ICMP报文的种类

ICMP报文的基本分类：ICMP差错报文和ICMP查询报文。

几种常见的ICMP报文类型：（如下图所示）

• 终点不可达：当路由器或主机不能交付数据报时就向源点发送终点不可达报文。
• 时间超过：
  • 当路由器收到生存时间为零的数据报时，除了丢弃该数据报外，还需要向源点发送时间超过报文。
  • 当终点在规定的时间内不能收到一个数据报的全部数据报片时，就把已收到的数据报片都丢弃，并向源点发送时间超过报文。
• 参数问题：当路由器或目的主机收到的数据报的首部中有的字段的值不正确时，就丢弃该数据报，并向源点发送参数问题报文。
• 改变路由（重定向）：路由器把改变路由报文发送给主机，让主机知道下次应将数据报发送给另外的路由器（也就是找到了更好的路由）。

其他字段的作用：

• 代码字段的作用：进一步区分某种类型中的几种不同情况。
• 检验和字段的作用：检验整个ICMP报文。

ICMP差错报告的组成：（如下图所示）

1. 把收到的需要进行差错报告的IP数据报的首部和数据字段的前8个字节提取出来，作为ICMP差错报文的数据字段。
2. 再加上相应的ICMP差错报告报文的前八个字节，就构成了ICMP差错报告报文。
3. 对ICMP差错报告加入首部，封装为一个IP数据报发出。

不应该发送ICMP差错报告报文的几种情况：

• 对ICMP差错报告报文，不应该发送ICMP差错报告报文。
• 对第一个分片的数据报文的所有后续数据分片，都不发送ICMP差错报告报文。
• 对具有多播地址的数据报，都不发送ICMP差错报告报文。
• 对具有特殊地址的数据报，不发送ICMP差错报告报文。

两种常见的ICMP询问报文：

• 回送请求或回送回答：ICMP回送请求报文是由主机或路由器向一个特定的目的主机发起的询问。收到此报文的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文。这种询问报文用来测试目的站是否可达以及了解其有关状态。
• 时间戳请求或时间戳回答：在ICMP时间戳请求报文发出后，就能收到对方响应的ICMP时间戳回答报文。利用在报文中记录的时间戳，发送方可以计算出当前网络的往返时延。

4.2.ICMP应用举例

分组网间探测（PING）：

• 地位与作用：这是ICMP的一个重要应用之一，用于测试两台主机之间的连通性。
• 使用的报文：PING使用了ICMP回送请求和回送回答报文。
• 所在层级：PING在应用层使用ICMP，没有通过运输层的TCP或UDP。
• 使用案例：

跟踪路径（TRACERT）：

• 工作原理：
  • 从源主机向目的主机发送一连串的IP数据报，数据报中封装的是无法交付的UDP用户数据报。每个数据报的生存时间分别设置为1、2、3…。
  • 在传输路径中，如果到达某一个路由器时，某个数据报的生存时间变为零，则该路由器将该数据报丢弃并向源主机发送一个ICMP时间超过的报文。
  • 在最后一个数据报到达目的主机时，数据报的TTL为1，因此主机不转发数据报。但是因为IP数据报中封装的是无法交付的数据报，因此目的主机向源主机发送ICMP终点不可达差错报告的报文。
  • 这样，源主机就知道了到达目的主机所经过的路由器的IP地址，以及到达其中的每一个路由器的往返时间。
• 使用案例：

注意事项：因为互联网的拥挤程度随时在变化，因此经过更多的路由反而花费更短的时间也是完全有可能的。