本文详细介绍了ICMP协议的工作原理，包括其在PING和TRACEROUTE中的应用。PING利用ICMP回送请求和应答来检测网络可达性，而TRACEROUTE则通过递增TTL值追踪数据包经过的路由器，同时利用ICMP超时消息确定路径。此外，还解释了ICMP的各种类型和代码，如目标不可达、原点抑制和重定向消息，以及如何通过它们获取网络信息。
PING原理
PING是基于ICMP协议（网络层）工作的
ICMP：Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议
ICMP用于报告传输过程中出现的问题，比如确认IP包是否成功送达，或者发送过程中被废弃的原因
比如主机A向主机B发送消息，在途径某个路由器时，无法发现B的存在。路由器就会向A发送一个ICMP不可达的数据包，A解析ICMP的首部和数据段得知具体信息
- ICMP报文
封装在IP包里，从左到右依次是IP头、ICMP头、ICMP数据段，后两部分构成IP数据段。
ICMP是IP首部的“协议”字段来区分，不同ICMP以其首部的“类型”和“代码”来区分
类型字段
大致分为两类，一类是主动查询（回送），一类是通知差错
查询类是由主机主动发送的，差错类是由路由遭遇异常时发送的
| 内容 | 种类 |
|---|---|
| 0回送应答 | 查询 |
| 3目标不可达 | 差错 |
| 4原点抑制 | 差错 |
| 5重定向或改变路由 | 差错 |
| 8回送请求 | 查询 |
| 11超时 | 差错 |
回送消息
PING命令就是根据回送消息来实现的，用于判断消息是否成功到达对端。其中，主动发送的叫回送请求，被动接收的叫回送应答
每发送一个消息，序号字段会自增1
目标不可达
当类型是目标不可达时，可以根据代码字段作进一步区分：
- 网络不可达：根本找不到目标IP网络
- 主机不可达：可以找到网络，但是找不到主机（可能未连接）
- 协议不可达：通过某种协议（比如TCP）访问目的主机时，防火墙禁止该协议访问
- 端口不可达：目的主机没有监听访问的端口
- 需要分片但设置了不分片
原点抑制
遇到网络拥堵/低速路线时，向源主机发送原点抑制消息，从而增大传输间隔（等）
重定向消息
路由器发现了一条更优的路由选择
超时消息
TTL减小到0时，IP包被丢弃，然后发送超时消息
- PING
执行ping指令时发生了什么(A→B)(A\rightarrow B)(A→B)，同一子网
- A构建ICMP回送请求消息（类型、序号、发送时间）
- 通过ICMP构建IP数据包（源IP、目的IP、协议）
- 添加MAC头（ARP映射表or发起ARP查询），获得数据帧（源MAC、目的MAC）
- B收到数据帧，检查目的MAC，检查目的IP
- 构建ICMP回送响应消息（类型、序号）
- A收到后计算RTT
TRACEROUTE原理
和PING类似，TRACEROUTE同样是利用ICMP实现，但是TRACEROUTE（基于UDP）使用的是差错报文类型
- 设置TTL，追踪途径的路由器
- 设置不分片，确定MTU
追踪路由
发送一连串的ICMP，TTL不断增大，使每次能比前一次多经过一个路由。每次能够获取一个ICMP超时消息，其中就包含了最新到达的路由IP
TRACEROUTE会给ICMP设置一个**“不可能”的端口号**，如果到达目的主机了，就会收到端口不可达
确定MTU
通过需要分片但设置了不分片的差错消息实现
当发送的ICMP不分片，且大小大于MTU时，会被路由丢弃，然后返回差错ICMP告知MTU大小
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