ICMP协议讲解

1,ICMP协议介绍,部门：产品中心测试部科室：软件测试科讲师：门荟时间：2015.3.24,Ip协议为了有效利用网络资源，提供了不可靠和无连接的数据报交付服务，它只提供把数据报从源点交付到终点，而不关心过程中是否有丢失或者损坏。Ip协议缺少：差错控制和查询辅助机制,实际网络都有哪些不可预知的错误发生？例如：1、路由器找不到最终终点2、数据报生存时间为0而被丢弃3、在有限时间内主机无法收到一个数据报的所有分片，而被迫丢弃已收到的分片等等。,如果上述错误发生该怎么办？因此ICMP协议就顺理成章得诞生了！,ICMP协议：InternetControlMessageProtocol它对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。它还提供了一种查询机制，有利于网络环境分析和网络问题定位。ICMP是一种差错与控制集于一体的协议，不仅用于传输差错报文，而且用于传输控制报文，以及请求/应答报文,主要内容,ICMP协议的类型ICMP报文格式常用ICMP差错报文常用ICMP控制报文常用ICMP请求/应答报文,6,网际控制报文协议ICMP,为了提高IP数据报交付成功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)。ICMP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。ICMP不是高层协议，而是IP层的协议。ICMP报文作为IP层数据报的数据，加上数据报的首部，组成IP数据报发送出去。,7,ICMP协议,8,ICMP报文的类型,9,ICMP报文,ICMP差错报文ICMP差错报文伴随着丢弃出错数据产生的。一旦IP发现出错，首先丢弃出错的IP数据报，之后发出ICMP差错报文。ICMP差错报文不享受特别的优先级，作为一般数据传输。为了更好地帮助源主机排错，ICMP差错报文中除了包含出错数据报的报头，而且还包括其数据区的前64bits的数据。ICMP差错报文包括目的地不可达报文、超时报文、参数错报文等。,10,ICMP报文,ICMP控制报文IP协议包括了拥塞控制和路由控制两个部分，ICMP提供了相应的控制报文：源抑制报文和重定向报文。ICMP请求/应答报文ICMP还提供了一些用于获得有用信息的一些请求/应答报文：ECHO请求/应答报文和时间戳请求/应答报文。,11,ICMP报文的格式,12,首部,ICMP报文,0,数据部分,检验和,类型,代码,（这4个字节取决于ICMP报文的类型）,8,16,31,IP数据报,前4个字节都是一样的,ICMP的数据部分（长度取决于类型）,ICMP报文格式,类型域ICMP报文类型类型域ICMP报文类型0回应应答12数据报参数错3信宿不可到达13时戳请求4源抑制14时戳应答5重定向17地址模请求8回应请求18地址模响应11数据报超时,13,ICMP报文格式,代码(code):提供报文类型的进一步信息；校验和(checksum):提供整个ICMP报文的校验和；数据区：包括出错数据报的报头及该数据报的前64bit数据；这些信息可以帮助信源机确定出错数据报.,14,1、差错报文,ICMP差错报文目的地不可达,当网络节点认为某数据报的目的地不可达时，就向该数据报的源主机发送一个目的地不可达的ICMP分组。ICMP报文type（8bits）3code（8bits）0=netunreachable;1=hostunreachable;2=protocolunreachable;3=portunreachable;4=fragmentationneededandDFset;5=sourceroutefailed.6、7、815有15个code，不一一列举。Checksum（16bits）unused（32bits）Internetheader+64bitsoforiginaldatadategram,16,讨论,信宿不可达的4个层次：网络、主机、协议、端口；网络不可到达：寻址故障；主机不可到达：信宿机所在网络的最后一个网关发现其关闭或故障；协议和端口不可到达网络高层可采用多种协议，通过协议端口(port)实现访问；协议号、端口号和网络地址、主机地址一样，作为数据报信宿地址的一部分使用；同一协议可以通过不同的协议端口，同时处理多个访问；,17,讨论,下面各种情况不会导致产生ICMP差错报文：1)ICMP差错报文。2)目的地址是广播地址或多播地址（D类地址）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。即源地址不能为零地址、环回地址、广播地址或多播地址。,18,为了防止过去允许ICMP差错报文对广播分组响应所带来的广播风暴。,ICMP差错报文超时,当网络结点发现某数据报的TTL域为零，需要丢弃此数据报时，需要向该数据报的源主机告知超时出错。当目的主机在分段重组时，规定时间内由于分段丢失未完成重组，需要发送超时报文。ICMP报文type（8bits）11code（8bits）0=timetoliveexceededintransit;1=fragmentreassemblytimeexceeded;Checksum（16bits）unused（32bits）Internetheader+64bitsoforiginaldatadategram,19,ICMP差错报文参数错,当网络结点或主机发现数据报中的报头参数出错（例如选项出错，无效报头等）时，发送参数错报文。ICMP报文type（8bits）12code（8bits）0=包头出错1=缺少所需的选项部分Checksum（16bits）Pointer（8bits）当code0时，标明发生错误的八位组。unused（24bits）Internetheader+64bitsoforiginaldatadategram,20,2、控制报文,ICMP控制报文源抑制,对于无连接的IP协议而言，拥塞控制是一个很重要的问题，TCP/IP利用发送ICMP源抑制报文，抑制源主机发出数据的速率来解决拥塞问题。ICMP源抑制报文中type4，code1。,22,ICMP控制报文源抑制,发送源抑制报文的情况：当路由器或者主机因拥塞而丢弃数据报时，它就向数据报的发送端发送源点抑制报文。目的：1、通知源点，数据报已经被丢弃2、警告源点，路径中某处出现了拥塞，源点必须放慢发送过程。,23,ICMP控制报文源抑制,ICMP源抑制包括了三个阶段：网络结点发现产生拥塞，向源主机发出ICMP源抑制报文。源主机在收到源抑制报文后，按照一定的速率降低发往某目的主机的数据报速率。源主机在降低了速率后，一定的时间间隔内不会理会关于同一目的主机的源抑制报文，只有在下一个时间间隔开始的时候，关于同一目的主机的源抑制报文采会再次生效。拥塞的解除由源主机自行完成。在下一个时间间隔到达时，没有收到关于同一目的主机的源抑制报文，源主机就结束对该目的主机的拥塞控制，逐渐恢复正常流量。,24,ICMP控制报文重定向,在Internet中，主机在启动时只知道最少的寻径信息，保证主机将数据报发送出去，但未必是最优路由。启动后，通过ICMP重定向报文，在数据传输过程中，主机可以不断从同一个网络的网络结点中得到新的路由信息。,25,ICMP控制报文重定向,ICMP的重定向功能保证主机拥有一个动态的，即小且优的路由表。如果网络X的主机A发送一个数据报到另外一个网络Y的主机B，主机A的路由表中指示通过路由器G1可以到达网络Y。该数据报被发送到路由器G1，G1通过查阅自己的路由表发现，从网络X到网络Y经过路由器G2是一条最佳路由。路由器G1在将该数据报转发到网络Y后，发送一个ICMP重定向报文给主机A，告知到达网络Y的最佳路由为路由器G2。经过不断积累，主机的路由表就越来越充实、优化了。缺点：只能用于同一网络内的网关与主机之间的路径信息交换，不能用于网关之间的路径信息交换。,26,ICMP控制报文重定向,ICMP重定向报文type（8bits）5code（8bits）0=RedirectdatagramsfortheNetwork.1=RedirectdatagramsfortheHost.2=RedirectdatagramsfortheTypeofServiceandNetwork.3=RedirectdatagramsfortheTypeofServiceandHost.Checksum（16bits）GatewayInternetAddress(32bits)：网关地址Internetheader+64bitsoforiginaldatadategram,27,3、请求应答报文,ICMP故障诊断与网络控制报文,用于故障诊断与网络控制的ICMP报文是以请求/应答对形式双向传输的报文；用于故障诊断与网络控制的ICMP报文有：*回应请求/回应应答*时戳请求/时戳应答*地址模请求/地址模应答,29,ECHO请求和应答,用于测试目的地址的可达性，ping命令实现了ECHO请求/应答的功能。ECHO请求/应答报文type（8bits）8echomessage0echoreplymessagecode（8bits）=0Checksum（16bits）Identifier（16bits）SequenceNumber（16bits）其中标识和序号用于帮助区分不同的ECHO请求/应答对。Data,30,主机A,ICMPEcho,ICMPRe-Echo,主机B可以连通吗？,主机B,是的，我已经开机，并与你连接畅通。,Ping程序,Ping程序由MikeMuuss编写，目的是为了测试另一台主机是否可达。该程序发送一份ICMP回显请求报文给主机，并等待返回ICMP回显应答。Ping程序能测出到这台主机的往返时间，以表明该主机离我们有“多远”。问题：如果不能Ping到某台主机，是否能认为该主机不可达？,31,Ping命令举例,Cping172.16.1.20Pinging172.16.1.20with32bytesofdata:（正常）Replyfrom172.16.1.20:bytes=32time10msTTL=127Replyfrom172.16.1.20:bytes=32time10msTTL=127Replyfrom172.16.1.20:bytes=32time10msTTL=127Replyfrom172.16.1.20:bytes=32time10msTTL=127Pingstatisticsfor172.16.1.20:Packets:Sent=4,Received=4,Lost=0(0%loss),Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:Minimum=0ms,Maximum=0ms,Average=0ms,32,Ping命令举例,Pinging172.16.1.21with32bytesofdata:（有问题）Requesttimedout.Requesttimedout.Requesttimedout.Requesttimedout.Pingstatisticsfor172.16.1.21:Packets:Sent=4,Received=0,Lost=4(100%loss),Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:Minimum=0ms,Maximum=0ms,Average=0ms,33,时间戳请求和应答报文,用于时钟同步一个最简单的方法就是ICMP协议中的时间戳请求/应答报文。ICMP先利用时间戳请求和应答报文从其他机器处得到其当前时间，经过计算后再同步时钟。时间戳请求/应答报文type（8bits）13timestampmessage14timestampreplymessagecode（8bits）=0Checksum（16bits）Identifier（16bits）+SequenceNumber（16bits）其中标识和序号用于帮助区分不同的ECHO请求/应答对。OriginateTimestamp（32bits）ReceiveTimestamp（32bits）TransmitTimestamp（32bits）计算同步时钟，需要知道发送方和接收方之间的时间差。时间差(当前时间初始时间戳)（发送时间戳接收时间戳）/2,34,Information请求和应答报文,由于在A、B、C类型的网络下有划分的子网，导致一些I