ICMP协议

ICMP被认为是IP层的一个组成部分，主要功能有查询报文和差错报文。ICMP报文通常被IP层或更高层协议（TCP或UDP）使用。一些ICMP报文把差错报文返回给用户进程。

通过IP包传送的ICMP信息主要用于涉及网络操作或错误操作的不可达信息。ICMP包发送是不可靠的，所以主机不能依靠接收ICMP包解决任何网络问题。

 

ICMP的主要功能如下：

⑴ 发现网络错误。比如，某台主机或整个网络由于某些故障不可达。

⑵ 通告网络拥塞。当路由器缓存太多包，由于传输速度无法达到它们的接收速度，将会生成ICMP源结束信息。对于发送者，这些信息将会导致传输速度降低。当然，更多的ICMP源结束信息的生成也将引起更多的网络拥塞，所以使用起来较为保守。

⑶ 协助解决故障。ICMP支持echo功能，即在两个主机间一个往返路径上发送一个包。Ping是一种基于这种特性的通用网络管理工具，它将传输一系列的包，测量平均往返次数并计算丢失百分比。

⑷ 通告超时。如果一个IP 包的TTL降低到零，路由器就会丢弃此包，这时会生成一个ICMP包通告这一事实。TraceRoute是一个工具，它通过发送小TTL 值的包及监视ICMP 超时通告可以显示网络路由。

 

ICMP报文是在IP数据报内部被传输的。

 

ICMP报文格式

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15个不同的值，以便描述特定类型的ICMP报文。某些ICMP报文还使用代码字段的值来进一步描述不同的条件。

检验和字段覆盖整个ICMP报文。使用的算法和IP首部校验和算法相同。ICMP的检验和是必需的。

 

ICMP报文类型

各种类型的ICMP报文由下图所示。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ICMP报文是一份查询报文还是一份差错报文。

 

当发送一份ICMP差错报文时，报文始终包含IP首部和产生ICMP差错报文的IP数据报的前8个字节。这样，接收ICMP差错报文的模块就会把它与某个特定的协议（根据IP数据报首部中的协议字段来判断）和用户进程（根据包含在IP数据报前8个字节中的TCP或UDP报文首部中的TCP或UDP端口号来判断）联系起来。

 

下面各种情况都不会导致产生ICMP差错报文：

⑴ ICMP差错报文（ICMP查询报文可能会产生ICMP差错报文）

⑵ 目的地址是广播地址或多播地址的IP数据报

⑶ 作为链路层广播的数据报

⑷ 不是IP分片的第一片

⑸ 源地址不是单个主机的数据报。

这些规则是为了防止ICMP差错报文对广播分组响应所带来的广播风暴。

 

ICMP地址掩码请求与应答

ICMP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ICMP请求报文（这一过程与无盘系统在引导过程中用RARP获取IP地址是类似的）。无盘系统获取子网掩码的另一个方法是BOOTP协议。

ICMP地址掩码请求与应答报文格式：

ICMP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。

32位子网掩码段在ICMP地址掩码请求报文中为空，由接收端填写后以应答报文方式发送回源。

 

ICMP端口不可达差错

ICMP不可达报文的一般格式：

 

可用UDP来查看ICMP端口不可达报文（3，3）：

UDP的规则之一是，如果收到一份UDP数据报而目的端口与某个正在使用的进程不相符，那么UDP将返回一个ICMP不可达报文。

ICMP的一个规则是：ICMP差错报文必须包括生成该差错报文的数据报IP首部（包含任何选项），还必须至少包括在该首部后面的前8个字节。这8个字节包含了TCP或UDP的源目端口号，可以将ICMP差错报文与应用程序联系起来。导致差错的数据报中的IP首部要被差错报文送回的原因是因为IP首部中包含协议字段，使得ICMP知道如何解释后面的8个字节。

ICMP一共有16种不同类型的ICMP不可达报文，代码分别是从0到15。ICMP端口不可达差错代码是3。在ICMP不可达报文中的第二个32bit字必须为0。但当代码为4时，路径MTU发现机制允许路由器把出站接口的MTU填在这个32bit字的低16bit中。

 

注：ICMP时间戳请求与应答报文在现实应用中已被NDP协议取代，故略去不再赘述。

 

 

 

 

参考书籍：

Stevens,W.R.TCP/IP Illustrated,Vol.1.Reading

Comer,D.E.Internetworking with TCP/IP,Vol.1

Jeff Doyle.Routing TCP/IP Vol.1 Second Edition