贤内助——ICMP协议

ICMP是Internet控制报文协议的简称，它经常被认为是IP层的一个组成部分。其实它介于网络层跟传输层之间，作为IP数据报的数据部分传输。它主要的功能是传递差错报文及其它需要注意的信息。她很能干，就像一个贤内助，默默的做了很多背后的工作。

1.ICMP报文的类型

ICMP报文含有8位类型、8位代码、16位检验和（检验和跟IP差不多，不过它覆盖整个报文）及其他部分（不同的类型和代码有不同的内容），其基本格式如下图所示：

ICMP报文的格式有8位类型和8位代码共同决定，除此之外，ICMP报文又分为两类，一是查询报文，一是差错报文。之所以要对他们进行区分，是因为我们需要对差错报文进行特殊处理。由于ICMP是作为IP数据报的数据部分面向主机传输的，所以当发送差错报文时，总得包含发生差错IP数据报的头部和头部后面的８个字节。前者是为了得到传输层所用协议是什么才可以正确的解释后８个字节，后者是为了得到端口号确定用户进程。

以下这些情况产生差错将不会发送差错报文：

该报文是ICMP差错报文
目的地址是广播地址或多播地址
作为链路层广播的数据报
不是IP分片的第一片
源地址不是单个主机的地址

2.常见的ICMP报文协议

2.1ICMP地址掩码请求和应答

ICMP地址掩码请求（17.0）是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，报文中带有发送端任意选择设定的标识符和序列号，在应答报文中包含它们以便发送端可以把请求和应答进行匹配，同时含有32位地址掩码。请求和应答报文一般都包括标识符和序列号。

2.2ICMP目的不可达差错

目的不可达属于错误信息（3，X），有很多种类型，比如网络不可达、主机不可达、端口不可达等等。错误报文必须包含包含发生差错IP数据报的头部和头部后面的８个字节。

2.3ICMP源站抑制差错

当一个系统接收数据的速度比它处理数据的速度快时，可能产生这个差错（4，0）。“可能”的意思是说即使一个系统已经没有缓存开始丢弃数据时，也不一定非得发送这个差错。

3.Ping程序

Ping程序主要目的是为了测试主机是否可达。该程序发送一份ICMP回显请求报文（0，0）给服务器，并等待返回ICMP应答报文（8，0）。ICMP请求信息并没有端口信息，也就是说ping程序并不是一个应用程序，它直接在内核中运行。回显请求报文中带有标识符和序列号以及一些选项数据，应答报文应该把这些内容回显。标识符一般设成发送进程的ID号，以免一个主机上运行多个ping程序时，可以识别出回显信息。序列号一般是从0开始，每发送一个新的回显请求信息就加1。打印出来可以识别出IP包是否有丢失，失序等情况发生。Ping程序可以在其回显请求报文的选项数据中记录发送时间，等收到对应的回显应答报文的时候用当前时间减去，就是往还时间。在局域网中实验的时候，发现第一个往还时间比其他几个大，这通常是因为目的端的地址不在其ARP缓存中的缘故。

Ping -R选项可以记录路由的功能。它通过把经过的路由IP地址记录在IP首部的选项中，到达目的端后，再把ip清单复制到Icmp回显应答报文当中，这样返回的过程中的ip地址也加入到清单中。

4.Traceroute程序

Tranceroute程序主要的用处是能让我们看到IP数据报从一台主机到另一台主机所经过的路由。Ping RR程序也有类似的功能，但其一方面是因为需要大家都支持才能正常运作，另一方面是只能记录9个路由，在稍大点的网络可能不够用。Traceroute的基本原理是向目的端主机发送一个TTL为1的IP数据报，第一个收到的路由器对TTL减一然后发现不能发送，给源端发送一个ICMP超时报文，发送端根据发送这份ICMP超时报文的IP首部得到第一个IP地址。然后发送一个TTL为2的IP数据报，以此类推。但是主机端即使收到一个TTL为1的IP数据报也不会超时，这时通过发送UDP数据报给目的主机，用一个不可能的值作为端口号。源端通过ICMP数据报是超时还是端口不可达来决定什么时候结束。

关于Tranceroute程序，需要有一些注意的问题。首先并不能保证现在所用的路由就是将来要使用的路由，第二并不能保证ICMP报文的路由与Tranceroute的Udp数据报走一样的路由，三是返回的ICMP报文中的信源IP地址是UDP数据报到达的路由器接口的IP地址。

源站选路的思想是发送者指定发送路由。分为两种，严格的源路由选择和宽松的源路由选择。前者是指发送端指明要经过的确切路由，如果路由器发现下一战指定的路由不在其直接相连的网上，那么它返回一个“源站路由失败”的ICMP报文。后者是发送端指明了一个数据报经过的IP地址清单，但在数据报的清单上指明的任意两个地址之间可以通过其他路由器。