[网络协议篇] ICMP协议

1. 简介

Internet Control Message Protocol 网络控制消息协议,TCP/IP中的一种子协议，位于网络层的协议，ICMP用于在IP主机、路由器之间传递各种差错和控制消息， 在收集网络信息、故障排除等方面起到非常重要的作用。

ICMP是基于IP协议工作的，它仍然是网络层协议而不是传输层协议。当IP数据报头的协议字段的type为1是，就是一个ICMP报文。

2.主要功能

• 确认IP包是否成功到达目标地址。ping命令行工具本质就是使用这个ICMP协议进行主机可达性探测。
• 进行网络故障的排除，通知发送方在发送过程中IP包被丢弃的原因。利用ICMP原理进行故障排除的应用程序traceroute。

traceroute 命令是一个网络诊断工具，用于跟踪数据包在网络中从源地址到目标地址所经过的路由。它帮助用户了解数据在网络中传输的路径，常用于故障排查和网络性能分析。在windows上被称为tracert。

3. 报文格式

ICMP报文包含在IP数据包中，IP报头在ICMP报文的最前面。一个ICMP报文包括: IP报头(至少20字节)、ICMP报文头(至少八字节)和ICMP报文(ICMP报文的数据部分)。

ICMP报头结构：

• 类型：1个字节，标识ICMP报文的类型。
• 代码：1个字节，标识对应ICMP报文的代码，与类型字段一起共同标识ICMP报文的详细类型
• 校验和：2个字节，包括ICMP报文数据部分在内的整个ICMP数据报的校验和
• Rest Of Header: 四个字节，内容根据ICMP类型和代码进行变化

4. 报文分类

• 差错报文：报告IP层传输中出现的各种错误。
• 信息报文：用于网络的探测和信息查询，常用于测试连通性或查询网络信息

常见报文

报文类型	类型码	代码	说明	差错报文0/信息报文1
Echo Reply	0	0	回显应答，表明目标主机在线	1
Destination Unreachable	3	0-15	目标不可达，通知无法到达目标主机/网络	0
Source Quench	4	0	通知源主机减少发送速率	0
Redirect	5	0-3	重定向报文，通知源主机有更好路由	0
Echo Request	8	0	回显请求，测试网络连通性	1
Time Exceeded	11	0-1	超时，超过TTL最大生存空间	0
Parameter Problem	12	0-2	参数问题，某些字段错误或不可处理	0
Timestamp Request	13	0	时间戳请求，请求目标主机的时间戳，用于时间同步或延迟测量	1
Timestamp Reply	14	0	时间戳应答，返回实现戳	1
Information Request	15	0	信息请求，请求特定信息	1
Information Reply	16	0	信息应答	1
Adress Mask Request	17	0	地址掩码请求，请求目标主机的子网掩码	1
Adress Mask Reply	18	0	地址掩码应答	1

5. 常见ICMP类型和代码组合

• type=8
  • code=0: Echo Request，常用于Ping请求。
• type=0
  • code=0：Echo Reply，Ping响应。
• type=3
  • code=0:网络不可达
  • code=1:主机不可达
  • code=3:端口不可达
• type=11
  • code=0:TTL超时
  • code=1：片段重组超时

6. ICMP在网络安全中的应用

• 信息收集： 利用ICMP的特性， 可以对目标网段的存活主机进行探测。
• 网络攻击
  • ping flood攻击：攻击者通过会发送大量的ICMP Echo Request请求消耗目标系统资源，影响目标主机正常的业务请求。
  • Smurf Attack：攻击者伪造源地址并向广播地址发送 ICMP Echo Request，导致网络上的所有设备同时回复，从而对目标产生洪水效应。
• 绕过防火墙：如果目标主机上防火墙策略有问题，可以利用ICMP隧道技术包裹其它协议的数据包来进行数据传输，达到将数据非法的传输出去。

7. 利用ICMP协议实现主机探活

原理： 向目标主机发送ICMP Echo Request，如果目标主机存活的情况下会返回ICMP Echo Reply应答响应的原理，如果目标ip主机不在线的情况下，则没有反应。通过发送数据包受否会收到应答响应（Echo Reply）的不同情况进行目标主机的存活性判断。如果目标主机设置了禁用ping请求，那这个主机探活方案将会实现，可以切换其它探活策略。

# coding: utf-8
from scapy.all import *
from scapy.layers.inet import IP, ICMP
from random import randint
from optparse import OptionParser
import nmap


def main():
    parser = OptionParser("Usage: %prog -i <target host> ")
    parser.add_option("-i", type="string", dest="IP",help="specify target host. example: single ip: 192.268.101.2, multi_ip: 192.168.102.2-13")
    options, args = parser.parse_args()

    # check
    if options.IP is None:
        parser.print_help()
        sys.exit(1)
    print("Scan report for " + options.IP + "\n")
    if "-" in options.IP:
        start = int(options.IP.split("-")[0].split(".")[3])
        end = int(options.IP.split("-")[1])
        ipPrefix = ".".join(options.IP.split(".")[:3])
        for i in range(start, end + 1):
            Scan(ipPrefix + "." + str(i))
    else:
        Scan(options.IP)


"""
# 使用icmp探测主机存活
"""


def Scan(ip):
    icmpId = randint(1, 65535)
    packet = IP(dst=ip, ttl=64) / ICMP(id=icmpId) / b"rootkit"
    result = sr1(packet, timeout=5, verbose=False)
    if result:
        scanIp = result[IP].src
        print(scanIp + " ---> Host is up")
    else:
        print(f"{ip} is down")


"""
使用nmap进行主机探测
"""


def NmapScan(targetIp):
    nm = nmap.PortScanner()
    try:
        result = nm.scan(hosts=targetIp, arguments="-sn -PE")
        state = result["scan"][targetIp]["status"]["state"]
        print("[{}] is [{}]".format(targetIp, state))
    except Exception as e:
        pass


if __name__ == "__main__":
    main()