TCP/IP详解(6,7,8)ICMP,Ping,Traceroute,第六七八章笔记整理
发布日期:2021-06-29 04:15:24 浏览次数:2 分类:技术文章

本文共 2356 字,大约阅读时间需要 7 分钟。

一.ICMP的由来

IP提供的尽力数据报通信服务无连接服务,而并不能解决网络低层的数据报丢失、重复、延迟或乱序等问题,TCP在IP基础建立有连接服务解决以上问题,不能解决网络故障或其它网络原因无法传输的包的问题。
所以,ICMP设计的本意就是希望对IP包无法传输时提供报告,这些差错报告帮助了发送方了解为什么无法传递,网络发生了什么问题,确定应用程序后续操作。
注意:IP中有关于差错检测的机制——用于检测传输错误的头部检验和
 
二.ICMP的作用

 

三.ICMP报文的组成

 

四.不产生ICMP报文的情况

尽管在大多数情况下,错误的包传送应该给出ICMP报文,但是在特殊情况下,是不产生ICMP错误报文的。如下

  1. ICMP差错报文不会产生ICMP差错报文(出IMCP查询报文)(防止IMCP的无限产生和传送)
  2. 目的地址是广播地址或多播地址的IP数据报。
  3. 作为链路层广播的数据报。
  4. 不是IP分片的第一片。
  5. 源地址不是单个主机的数据报。这就是说,源地址不能为零地址、环回地址、广播地 址或多播地址。

虽然里面的一些规定现在还不是很明白,但是所有的这一切规定,都是为了防止产生ICMP报文的无限传播而定义的。

ICMP协议大致分为两类,一种是查询报文,一种是差错报文。其中查询报文有以下几种用途:

  1. ping查询(不要告诉我你不知道ping程序)
  2. 子网掩码查询(用于无盘工作站在初始化自身的时候初始化子网掩码)
  3. 时间戳查询(可以用来同步时间)

五.ICMP的两级封装

 每个ICMP报文都放在IP数据报的数据部分中通过互联网传递,而IP数据报本身放在帧的数据部分中通过物联网传递

 

六.ICMP报文类型

ICMP定义了五种常用差错报文和六种查询报文类型,以及使用代码表达某种类型下面不同情况的细分
 
七.ICMP的应用
a.ping

ping可以说是ICMP的最著名的应用,当我们某一个网站上不去的时候。通常会ping一下这个网站。ping会回显出一些有用的信息。一般的信息如下:

ping这个单词源自声纳定位,而这个程序的作用也确实如此,它利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。原理是用类型码为0的ICMP发请 求,受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。ping程序来计算间隔时间,并计算有多少个包被送达。用户就可以判断网络大致的情况。我们可以看到, ping给出来了传送的时间和TTL的数据。我给的例子不太好,因为走的路由少,有兴趣地可以ping一下国外的网站比如sf.net,就可以观察到一些 丢包的现象,而程序运行的时间也会更加的长。

ping还给我们一个看主机到目的主机的路由的机会。这是因为,ICMP的ping请求数据报在每经过一个路由器的时候,路由器都会把自己的ip放到该数 据报中。而目的主机则会把这个ip列表复制到回应icmp数据包中发回给主机。但是,无论如何,ip头所能纪录的路由列表是非常的有限。如果要观察路由, 我们还是需要使用更好的工具,就是要讲到的Traceroute(windows下面的名字叫做tracert)。

 

b.Traceroute

Traceroute是用来侦测主机到目的主机之间所经路由情况的重要工具,也是最便利的工具。前面说到,尽管ping工具也可以进行侦测,但是,因为ip头的限制,ping不能完全的记录下所经过的路由器。所以Traceroute正好就填补了这个缺憾。

Traceroute的原理是非常非常的有意思,它受到目的主机的IP后,首先给目的主机发送一个TTL=1(还记得TTL是什么吗?)的UDP(后面就 知道UDP是什么了)数据包,而经过的第一个路由器收到这个数据包以后,就自动把TTL减1,而TTL变为0以后,路由器就把这个包给抛弃了,并同时产生 一个主机不可达的ICMP数据报给主机。主机收到这个数据报以后再发一个TTL=2的UDP数据报给目的主机,然后刺激第二个路由器给主机发ICMP数据 报。如此往复直到到达目的主机。这样,traceroute就拿到了所有的路由器ip。从而避开了ip头只能记录有限路由IP的问题。

有人要问,我怎么知道UDP到没到达目的主机呢?这就涉及一个技巧的问题,TCP和UDP协议有一个端口号定义,而普通的网络程序只监控少数的几个号码较 小的端口,比如说80,比如说23,等等。而traceroute发送的是端口号>30000(真变态)的UDP报,所以到达目的主机的时候,目的 主机只能发送一个端口不可达的ICMP数据报给主机。主机接到这个报告以后就知道,主机到了,所以,说Traceroute是一个骗子一点也不为过:)

Traceroute程序里面提供了一些很有用的选项,甚至包含了IP选路的选项,请察看man文档来了解这些,这里就不赘述了。

 

Traceroute实现有两种方法:
一种:发生一个ICMP回应请求报文;目的主机将会产生一个ICMP回应答复报文。Microsoft实现(tracert)中采用该方法。
       当回应请求到达目的主机时,ICMP就产生一个答复报文,它的
      源地址等于收到的请求报文中的目的IP地址。
另一种:发生一个数据报给一个不存在的应用进程;目的主机将会产生一个ICMP目的不可达报文。大多数UNIX版本的traceroute程序采用该方法。
            Traceroute程序发送一份UDP数据报给目的主机,但它选择一个不可能的值作为UDP端口号(大于30000),使目的主机的任何一个应用程序都不可能使用该端口。因为,当该数据报到达时,将使目的主机的UDP模块产生一份“端口不可达”错误的ICMP报文。这样,Traceroute程序所要做的就是区分接收到的ICMP报文是超时还是端口不可达,以判断什么时候结束。

 

 
 

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