ICMP协议详解

一. 什么是ICMP协议

ICMP全称Internet Control Message Protocol（网际控制信息协议）

提起ICMP，一些人可能会感到陌生，实际上，ICMP与我们息息相关。在网络体系结构的各层次中，都需要控制，而不同的层次有不同的分工和控制内容，IP层的控制功能是最复杂的，主要负责差错控制、拥塞控制等，任何控制都是建立在信息的基础之上的，在基于IP数据报的网络体系中，网关必须自己处理数据报的传输工作，而IP协议自身没有内在机制来获取差错信息并处理。为了处理这些错误，TCP/IP设计了ICMP协议，当某个网关发现传输错误时，立即向信源主机发送ICMP报文，报告出错信息，让信源主机采取相应处理措施，它是一种差错和控制报文协议，不仅用于传输差错报文，还传输控制报文。

二．ＩＣＭＰ报文格式

ＩC M P所有报文的前4个字节都是一样的，但是剩下的其他字节则互不相同。。

类型字段可以有1 5个不同的值，以描述特定类型的I C M P报文。某些I C M P报文还使用代码字段的值来进一步描述不同的条件。

表示ICMP头部的数据结构

typedef struct icmp_hdr

{ unsigned char icmp_type; //消息类型

unsigned char icmp_code; //代码

unsigned short icmp_checksum; //校验和

unsigned short icmp_id; //ID号

unsigned short icmp_sequence; //序列号

unsigned long icmp_timestamp; //时间戳

} ICMP_HDR,*PICMP_HDR;

三ＩＣＭＰ报文的类型

各种类型的I C M P报文如图所示，不同类型由报文中的类型字段和代码字段来共同决定。图中的最后两列表明I C M P报文是一份查询报文还是一份差错报文。因为对I C M P差错报文有时需要作特殊处理，因此我们需要对它们进行区分。例如，在对I C M P差错报文进行响应时，永远不会生成另一份I C M P差错报文（如果没有这个限制规则，可能会遇到一个差错产生另一个差错的情况，而差错再产生差错，这样会无休止地循环下去）。

当发送一份I C M P差错报文时，报文始终包含I P的首部和产生I C M P差错报文的I P数据报的前8个字节。这样，接收I C M P差错报文的模块就会把它与某个特定的协议（根据I P 数据报首部中的协议字段来判断）和用户进程（根据包含在I P数据报前8个字节中的T C P 或U D P报文首部中的T C P或U D P端口号来判断）联系起来。6 . 5节将举例来说明一点。下面各种情况都不会导致产生I C M P差错报文：

1) ICMP差错报文（但是，I C M P查询报文可能会产生I C M P差错报文）。

2) 目的地址是广播地址或多播地址的I P数据报。

3) 作为链路层广播的数据报。

4) 不是I P分片的第一片。

5) 源地址不是单个主机的数据报。这就是说，源地址不能为零地址、环回地址、广播地

址或多播地址。

这些规则是为了防止过去允许I C M P差错报文对广播分组响应所带来的广播风暴。

下面是几种常见的ICMP报文：

1.响应请求

我们日常使用最多的ping，就是响应请求（Type=8）和应答（Type=0），一台主机向一个节点发送一个Type=8的ICMP报文，如果途中没有异常（例如被路由器丢弃、目标不回应ICMP或传输失败），则目标返回Type=0的ICMP报文，说明这台主机存在，更详细的tracert通过计算ICMP报文通过的节点来确定主机与目标之间的网络距离。

2.目标不可到达、源抑制和超时报文

这三种报文的格式是一样的，目标不可到达报文（Type=3）在路由器或主机不能传递数据报时使用，例如我们要连接对方一个不存在的系统端口（端口号小于1024）时，将返回T ype=3、Code=3的ICMP报文，它要告诉我们：“嘿，别连接了，我不在家的！”，常见的不可到达类型还有网络不可到达（Code=0）、主机不可到达（Code=1）、协议不可到达（Code=2）等。源抑制则充当一个控制流量的角色，它通知主机减少数据报流量，由于ICMP没有恢复传输的报文，所以只要停止该报文，主机就会逐渐恢复传输速率。最后，无连接方式网络的问题就是数据报会丢失，或者长时间在网络游荡而找不到目标，或者拥塞导致主机在规定时间内无法重组数据报分段，这时就要触发ICMP超时报文的产生。超时报文的代码域有两种取值：Code=0表示传输超时，Code=1表示重组分段超时。

3.时间戳

时间戳请求报文（Type=13）和时间戳应答报文（Type=14）用于测试两台主机之间数据报来回一次的传输时间。传输时，主机填充原始时间戳，接收方收到请求后填充接收时间戳后以Type=14的报文格式返回，发送方计算这个时间差。一些系统不响应这种报文。四．ＩＣＭＰ协议的运用

１ ICMP地址掩码请求与应答

I C M P地址掩码请求用于无盘系统在引导过程中获取自己的子网掩码。系统广播

它的I C M P请求报文（这一过程与无盘系统在引导过程中用R A R P获取I P地址是类似的）。无盘

系统获取子网掩码的另一个方法是B O O T P协议。如图

I C M P报文中的标识符和序列号字段由发送端任意选择设定，这些值在应答中将被返回。这样，发送端就可以把应答与请求进行匹配。

我们可以写一个简单的程序（取名为i c m p a d d r m a s k），它发送一份I C M P地址掩码请求报

文，然后打印出所有的应答。由于一般是把请求报文发往广播地址，因此这里我们也这样做。目的地址（ 1 4 0 . 2 5 2 . 1 3 . 6 3）是子网1 4 0 . 2 5 2 . 1 3 . 3 2的广播地址。sun % icmpaddrmask 140.252.13.63

received mask = ffffffe0, from 140.252.13.来3自3 本机

received mask = ffffffe0, from 140.252.13.来3自5 b s d i

received mask = ffff0000, from 140.252.13.来3自4 s v r 4

在输出中我们首先注意到的是，从s v r 4返回的子网掩码是错的。显然，尽管s v r 4接口已经设置了正确的子网掩码，但是S V R 4还是返回了一个普通的B类地址掩码，就好像子网并

不存在一样。

svr4 % ifconfig emd0

emd0: flags=23

inet 140.252.13.34 netmask ffffffe0 broadcast 140.252.13.63

S V R 4处理I C M P地址掩码请求过程存在差错。

我们用t c p d u m p命令来查看主机b s d i上的情况，输出如图6 - 5所示。我们用- e 选项来查看

硬件地址。

发到广播地址的ICMP地址掩码请求

注意，尽管在线路上什么也看不见，但是发送主机s u n也能接收到I C M P应答（带有上面“来自本机”的输出行）。这是广播的一般特性：发送主机也能通过某种内部环回机制收到一份广播报文拷贝。由于术语“广播”的定义是指局域网上的所有主机，因此它必须包括发送主机在内。

接下来， b s d i广播应答，而s v r 4却只把应答传给请求主机。通常，应答地址必须是单播地址，除非请求端的源I P地址是0 . 0 . 0 . 0。本例不属于这种情况，因此，把应答发送到广播地址是B S D / 3 8 6的一个内部差错。

R F C规定，除非系统是地址掩码的授权代理，否则它不能发送地址掩码应答（为

了成为授权代理，它必须进行特殊配置，以发送这些应答。参见附录E）。但是，正如

我们从本例中看到的那样，大多数主机在收到请求时都发送一个应答，甚至有一些主

机还发送差错的应答。