ICMP协议原理

ICMP简介

   对于熟悉网络的人来说, ICMP是再熟悉不过了。它同IP协议一样工作在ISO模型的网络层, 它的全称是: Internet Control Message Protocal. 其在网络中的主要作用是:
- 主机探测
- 路由维护
- 路由选择
- 流量控制

对于主机探测来说有很多方法，主机某些服务的BANNER，一些使用的应用程序，或者使用工具来检测主机，如NMAP，在WEB上有 www.netcraft.com来简单的估测主机。下面所讲的是使用ICMP协议来探测主机，主要也是可以了解ICMP这个协议，这里最主要的也是将这个ICMP协议。

协议分析 － ICMP协议解码详解

ICMP全称Internet Control Message Protocol，中文名为因特网控制报文协议。它工作在OSI的网络层，向数据通讯中的源主机报告错误。ICMP可以实现故障隔离和故障恢复。
网络本身是不可靠的，在网络传输过程中，可能会发生许多突发事件并导致数据传输失败。网络层的IP协议是一个无连接的协议，它不会处理网络层传输中的故障，而位于网络层的ICMP协议却恰好弥补了IP的缺限，它使用IP协议进行信息传递，向数据包中的源端节点提供发生在网络层的错误信息反馈。
ICMP的报头长8字节，结构如图1所示。
比特0　　　　 7　8　　 15 16　　　　　　　 比特31

类型（0或8）	代码（0）	检验和
为使用
数据

（图1　ICMP报头结构）

1. 类型：标识生成的错误报文，它是ICMP报文中的第一个字段；
2. 代码：进一步地限定生成ICMP报文。该字段用来查找产生错误的原因；
3. 校验和：存储了ICMP所使用的校验和值。
4. 未使用：保留字段，供将来使用，起值设为0
5. 数据：包含了所有接受到的数据报的IP报头。还包含IP数据报中前8个字节的数据；

ICMP协议提供的诊断报文类型如表1所示。

类型	描述
0	回应应答（Ping应答，与类型8的Ping请求一起使用）
3	目的不可达
4	源消亡
5	重定向
8	回应请求（Ping请求，与类型8的Ping应答一起使用）
9	路由器公告（与类型10一起使用）
10	路由器请求（与类型9一起使用）
11	超时
12	参数问题
13	时标请求（与类型14一起使用）
14	时标应答（与类型13一起使用）
15	信息请求（与类型16一起使用）
16	信息应答（与类型15一起使用）
17	地址掩码请求（与类型18一起使用）
18	地址掩码应答（与类型17一起使用）

（表1　ICMP诊断报文类型）
ICMP提供多种类型的消息为源端节点提供网络层的故障信息反馈，它的报文类型可以归纳为以下5个大类：

1. 诊断报文（类型8，代码0；类型0，代码0）；
2. 目的不可达报文（类型3，代码0-15）；
3. 重定向报文（类型5，代码0-4）；
4. 超时报文（类型11，代码0-1）；
5. 信息报文（类型12-18）。

详细解码

使用科来网络分析系统捕获数据包，我们得到ICMP回显报文的信息，如图1所示，

（图1 科来网络分析系统抓取的ICMP回显报文）
我们详细介绍在图1中的解码信息，

1. 类型：8，表示是一个ICMP回显请求报文；
2. 代码：0，表示网络不可达；
3. 校验和：表示ICMP的0x425C；使用IP校验和的算法。
4. 标识：0x0400
5. 序列号：0x0700，每一个ICMP回显报文都有一个序列号且是递增的
6. 数据：表示是一个32字节的数据

注：以上是一个ICMP回送报文，可以看出了和前面列出的ICMP报文有点不一样。因为ICMP有几种类型的报文（目标不可达报文，重定向报文，超时报文，回送请求和回送应答报文），每一种报文都相对都有一些区别，这里我们就不在特别介绍。

ICMP报文:

1. 回送或回送响应

　　我们使用一个ICMPECHO数据包来探测主机地址是否存活（当然在主机没有被配置为过滤ICMP形式），通过简单的发送一个ICMPECHO (Type 8)数据包到目标主机，如果ICMPECHOReply(ICMPtype0)数据包接受到，说明主机是存活状态。如果没有就可以初步判断主机没有在线或者使用了某些过滤设备过滤了ICMP的REPLY。这种机制就是我们通常所用的ping命令来检测目标主机是否可以ping到.

回送消息的源地址是回送响应消息的目的地址。若要形成一个回送响应消息，应该将源和目的地址交换，将类型代码更改为0，重新计算机校验码。

下面是这个报文的格式:

0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Code | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identifier | Sequence Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data ...
+-+-+-+-+-

类型：
8代表回送消息；
0代表回送响应消息。
代码：0
校验码：
16位数据（从ICMP类型开始）的反码和再取反而得。为计算校验码，校验码域应该为零。这些零在 以后会被校验码取代。
标识符：如果代码=0，帮助匹配回送和回送响应的代码可以为0。
序列码：如果代码=0，帮助匹配回送和回送响应的序列码可以为0。
说明：
回送消息中接收到的消息应该在回送响应消息中返回。标识符和序列码由回送发送者使用帮助匹配
回送请求的响应。代码： 从主机或网关接收0

2. 超时报文

0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Code | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| unused |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

类型：11
代码：
0 = 传送超时；
1 = 分段级装超时。
校验码：
16位数据（从ICMP类型开始）的反码和再取反而得。为计算校验码，校验码域应该为零。
这些零在以后会被校验码取代。
Internet包头+64位源数据报数据：
Internet包头加上源数据的头64位而得。此数据用于主机匹配信息到相应的进程。
如果高层协议使用端口号，应该假设其在源数据的头64个字节之中。
说明：
如果网关在处理数据报时发现生存周期域为零，此数据报必须抛弃。网关同时必须通过超
时信息通知源主机。如果主机在组装分段的数据报时因为丢失段未能在规定时间内组装数据，
此数据报必须抛弃。网关发送超时信息。
如果段零不可用则不用发送超时信息。
代码0由网关发送，代码1由主机发送。

3. 目标主机不可达报文

0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Code | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| unused |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

类型：3
代码：
0 = 网络不可达；
1 = 主机不可达；
2 = 协议不可用；
3 = 端口不可达；
4 = 需要段和DF设置；
5 = 源路由失败；

校验码：
16位数据（从ICMP类型开始）的反码和再取反而得。为计算校验码，校验码域应该为零。
这些零在以后会被校验码取代。
Internet包头+源数据报：
Internet包头加上源数据的头64位而得。此数据用于主机匹配信息到相应的进程。
如果高层协议使用端口号，应该假设其在源数据的头64个字节之中。
说明：
相应于网关的路由表，如果在目的域中指定的网络不可达，如网络距离为无限远，网关会向发送
源数据的主机发送目的不可达消息。而且，在一些网络中，网关有能力决定目的主机是否可达。
如果目的地不可达，它将向发送源数据的主机发送不可达信息。
在目的主机，如果IP模块因为指定的协议模块和进程端口不可用而不能提交数据报，目的主机将
向发送源数据的主机发送不可达信息。

另外一种情况是当数据报必须被分段传送，而“不可分段”位打开，在这种情况下，网关必须抛弃
此数据报，并向向发送源数据的主机发送不可达信息。

代码0，1，4和5由网关发送，而代码2和3由主机发送。