Introduction to Computer Networking学习笔记（七）：ICMP协议

本文深入探讨了保证网络层正常运作的三大核心机制：IP协议、转发表与ICMP协议的功能与工作原理。通过理解IP协议如何封装数据报，转发表如何通过算法更新路由，以及ICMP如何在终端与路由间传递网络层信息并帮助诊断问题，读者可以全面掌握网络层的工作机制。

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保证网络层能够正常工作的三个机制：

1.IP协议

封装datagram；

端对端hop to hop传输。

2.转发表

通过算法更新路由中的转发表。

3.互联网报文控制协议ICMP（Internet Control Message Protocol）

在终端与路由之间传递网络层信息；

报告出现的问题反馈；

帮助诊断问题。

ICMP详解：
概念：

ICMP协议是在网络层之上的，也就是说严格意义上来说它是属于传输层的。当路由想要报告一个错误并返回给源发送者时，它会将源数据封装进ICMP payload，并传输到网络层，形成datagram之后发送给源发送者。比如当一条以太网帧TTL过期，也就是认为该帧陷入了循环，就会产生ICMP消息。并且ICMP消息是不可靠的，有点类似于UDP。

产生过程：

下面是一个ICMP包产生的过程，最上面一条是出现错误的原始IP报文，它会将原始报文的首部及DATA部的前8byte内容封装到ICMP message中，前面添加TYPE及CODE之后封装到一条新的IP报文中，添加IP首部，源地址为当前路由IP，目标地址为原始报文发送者IP。发送回去。

可能导致ICMP消息产生的原因及对应TYPE、CODE：

ICMP TPYE	ICMP CODE	DESCRIPTION
0	0	Echo Reply (used by ping)
3	0	Destination Network Unreachable
3	1	Destination Host Unreachable
3	3	Destination Port Unreachable
8	0	Echo Request (used by ping)
11	0	TTL Expired (used by traceroute)

其中ping利用ICMP的机制如下图：

traceroute也是利用里ICMP，我们可以在terminal用traceroute查看一个请求经过的所有的路由，工作机制如下图：host A依次发送TTL=1,2,...的UDP协议消息，这样依次第1,2,...个路由器会返回ICMP消息，这样就知道了各个路由的信息。同时这些消息会包含一个错误的端口号，当到达host B时，host B会返回port UNreachable的ICMP消息，这样就获得host B的信息。