数据通信——网络层（ICMP）

引言

    我们网上购物后，商家将包裹寄出。一般的，商家的发货地很遥远，快递小哥也无法一天送达，因此需要不停的转运。如果我们想要了解快递现在的情况，我们可以通过手机查询到快递的现状。网络通信也是一样，我怎么知道我的数据是否成功发送了呢？我的网络是否有问题呢？至此，ICMP为我们解决了这个问题。

 

什么是ICMP

    ICMP(Internet控制报文协议)：它属于IP协议簇中的一员，这个协议是基于IP协议诞生，却又服务于IP协议。因为这个协议自己并不传输用户数据，他像一个监测者，监测这路由器以及网络层的数据发送情况，所以你可以把它理解成现实社会的督查，当传送数据过程中出现了错误，它会及时发现问题并向我们汇报。

ICMP特点

    它的作用是查看网络是否连通；数据发送过程中有什么问题；网络中的设备是否可以正常使用等。它对于网络安全十分重要！
    IP协议是面向无连接的协议，因此基于它的ICMP也是无连接协议。
    ping和tracert是两个常用网络管理命令，ping和tracert都利用ICMP协议来实现网络功能，它们是把网络协议应用到日常网络管理的典型实例
    ping用来测试网络可达性。我们在测试两个设备是否连通的时候呢，我们会ping一下，这个ping的指令就来源于ICMP协议。ping在这个协议里面称之为因特网探测器。                                               就像我们拨打电话的动作，ping+IP地址，就可以检测对方的电话是否能打通，如果打不通，就证明网络或者设备有问题
    tracert用来显示到达目的主机的路径。当我们无法访问目的设备时，ICMP会将错误的信息（不可达信息）反馈给发送者。ICMP通过Tracert这个功能来判断是否可到达目的设备。                            就像是监控，你给谁发送了什么数据信息，这些信息到过哪里，产生了什么变化，我们通过Tracert就能得知数据信息的流通路径（就好比你等快递时，查看快递到哪里了。）

 

关于Tracert

    Tracert（跟踪路由）：基于报头的TTL的跳跃来对报文转发的路径进行跟踪。它是可以帮助我们及时的检测网络丢包和时延的有效工具，还可以让我们及时发现路由环路。

    Tracert在ICMP的使用中，为了到达某一个路径。首先源端会先将报文的TTL设置为1，该报文到达第一个节点后，TTL会被减少1，当TTL超时了，该节点向源端发送超时的icmp信息，信息中带有时间戳，源端收到了这个消息以后得知了第一个路由器的位置已经到达了。然后源端将TTL的值设置为2，报文到达第二个节点后超时，该节点同样向源端发送TTL超时信息，这样就得知了第二个路由器位置已经到达啦，重复以往，直到报文到达目的地址。

    但是到达了目标地址后不会再像之前一样返回ICMP报文了，到达主机后会返还一个ICMP数据报文，这个报文表示已经到达了目的地址，也通知端口不需要再次发送TTL进行后续定位了。这样根据每个节点返回给源端的时间戳，就可以计算出源目地址传输时的往返时间。

 

 ICMP的四个字段

ICMP报文的消息封装在ip报文中，当ip报文的头部Protocol值为1的时候，表示ICMP协议。

ICMP协议有四个字段，每个字段表示不一样的状态指令，分别是：

TYPE（消息类型）	CODE（该类型具体参数）	Checksum（描述）	报文内容
0	0	可以应答
3	0	网络不可达
3	1	主机不可达
3	2	协议不可达
3	3	端口不可达
5	0	重定向
8	0	可以请求

就是说，在你对网络检测后，只会答复给你上面的描述，这样你就可以判断网络中哪个部分出现了问题。

ICMP重定向

上面最重要的是重定向，稍微讲一讲。

ICMP可以进行重定向。当路由器发现现路径并非是传输的最优路径时，会立刻向主机进行ICMP重定向的报文请求，请求更改路径。

例如：假设有如下场景

服务器A-----路由器RA------主机-------路由器RB--------服务器B

    主机想要访问服务器A，但是根据配置好的默认路径将报文给了RB，RB检测报文信息时发现和主机同一条路径下的RA可以到达服务器A，因此RA是更好的的路径。随后RB会向主机发送一个Redirect消息，通知主机向RA发送报文。主机收到Redirect消息以后，会向RA发送报文，随后RA再检查报文，最后到达服务器A。

    如果你看懂了上述的描述的话，是不是发现很有问题，如果黑客发送了一个重定向报文，一旦路由器接受了黑客的重定向申请，主机发送的数据流量就会跑到不知名的地方了！这个就是网络安全经典的攻击之一，重定向攻击。

 上图能够清晰反映出黑客通过重定向进行入侵

后续

ICMP最重要的也就是Ping和Tracert了，身为IP协议簇的一部分，使用方面可谓是最多的了，毕竟没事儿就要ping一下。IP协议簇也基本上快告一段落了，网络层越后续的内容越重头。