1  ICMP协议协议概述
  
  IP协议是一种不可靠的协议,无法进行差错控制。但IP协议可以借助其他协议来实现这一功能,如ICMP。
  
  ICMP(Internet Control Messages Protocol, 网间控制报文协议)允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
  
  一般来说,ICMP报文提供针对网络层的错误诊断、拥塞控制、路径控制和查询服务四项大的功能。如,当一个分组无法到达目的站点或TTL超时后,路由器就会丢弃此分组,并向源站点返回一个目的站点不可到达的ICMP报文。
  
  2 ICMP报文类型
  
  2.1 ICMP报文类型
  
  ICMP报文大体可以分为两种类型,即ICMP差错报文和ICMP询问报文。但细分又可分为很多类型,如表1所示。
  
  
表1  ICMP报文类型
   

  2.2 ICMP回射请求和应答报文头部格式
  
  ICMP报文被封装在IP数据报内部传输。如图1所示,是ICMP回射请求和应答报文头部格式。
  
 
  图1  ICMP回射请求和应答报文头部格式

  
  各种ICMP报文的前32bits都一样,它们是:
  
  8bits类型和8bits代码字段:一起决定了ICMP报文的类型。常见的有:
  
  类型8、代码0:回射请求。
  
  类型0、代码0:回射应答。
  
  类型11、代码0:超时。
  
  16bits校验和字段:包括数据在内的整个ICMP数据包的校验和,其计算方法和IP头部校验和的计算方法是一样的。
  
  对于ICMP回射请求和应答报文来说,接下来是16bits标识符字段:用于标识本ICMP进程。
  
  最后是16bits序列号字段:用于判断回射应答数据报。
  
  2.3 ICMP目标不可达报文
  
  如图2所示,是ICMP目标不可达报文头部格式。
  
 
  图2  ICMP目标不可达报文头部格式

  
  其中代码字段的不同值又代表不同的含义,如,0代表网络不可达、1代表主机不可达等,见表1。
  
  2.4 ICMP超时报文头部格式
  
  如图3所示,是ICMP超时报文头部格式。
  
 
  图3  ICMP超时报文头部格式

  
  其中:
  
  类型11+代码0:表示传输期间生存时间为0。
  
  类型11+代码1:表示数据报组装期间生存时间为0。
  
  由于篇幅有限,这里不再分析其他类型ICMP协议数据包的格式。
  
  3 Ping命令
  
  Ping命令利用ICMP回射请求报文和回射应答报文来测试目标系统是否可达。
  
  ICMP回射请求和ICMP回射应答报文是配合工作的。当源主机向目标主机发送了ICMP回射请求数据包后,它期待着目标主机的回答。目标主机在收到一个ICMP回射请求数据包后,它会交换源、目的主机的地址,然后将收到的ICMP回射请求数据包中的数据部分原封不动地封装在自己的ICMP回射应答数据包中,然后发回给发送ICMP回射请求的一方。如果校验正确,发送者便认为目标主机的回射服务正常,也即物理连接畅通。
  
  在Windows 9X、Windows 2000等操作系统的Ping命令中,ICMP包中的数据长度默认为32字节,其内容为英文小写字母循环系列(abcdefg…wabcdefghi),如图4所示。在Cisco路由器、交换机设备中,ICMP包的缺省内容模式是0xabcd,如图5所示。
  
 
  图4  Windows下的PING包内容
   
  图5  Cisco设备中的PING包内容

  
  4 ICMP应用分析-ICMP重定向
  
  ICMP虽然不是路由协议,但是有时它也可以指导数据包的流向(使数据流向正确的网关)。ICMP协议通过ICMP重定向数据包(类型5、代码0:网络重定向)达到这个目的。
  
 
  图6  ICMP重定向

  
  如图6所示,主机PC要ping路由器R2的loopback 0地址:192.168.3.1,主机将判断出目标属于不同的网段,因此它要将ICMP请求包发往自己的默认网关192.168.1.253(路由器R1的E0接口)。但是,这之前主机PC首先必须发送ARP请求,请求路由器R1的E0(192.168.1.253)的MAC地址。
  
  当路由器R1收到此ARP请求包后,它首先用ARP应答包回答主机PC的ARP请求(通知主机PC:路由器R1自己的E0接口的MAC地址)。然后,它(路由器R1)将此ICMP请求转发到路由器R2的E0接口:192.168.1.254(要求路由器R1正确配置了到网络192.168.3.0/24的路由)。此外,路由器R1还要发送一个ICMP重定向消息给主机PC,通知主机PC对于主机PC请求的地址的网关是:192.168.1.254。
  
  路由器R2此时会发送一个ARP请求消息请求主机PC的MAC地址,而主机PC会发送ARP应答消息给路由器R2。最后路由器R2通过获得的主机PC的MAC地址信息,将ICMP应答消息发送给主机PC。
  
  ICMP重定向包的内容如图7、图8所示。注意图7 ICMP包头中的Type和Code字段的值和含义。
  
 
  图7  ICMP重定向包
   
  图8  ICMP重定向包-续

  
  如果还有后续的ICMP请求包,则除了ARP消息,所有的事件序列和上面的叙述相同。如图9所示。
  
 
  图9  ICMP重定向事件序列