計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-第五章-ICMP協(xié)議

1、第5章 ICMP協(xié)議第5章 ICMP協(xié)議5.1 ICMP協(xié)議的作用與原理5.1 ICMP報文的封裝與格式5.2 ICMP差錯報文5.3 ICMP控制報文5.4 ICMP請求與應(yīng)答報文IP協(xié)議是提供不可靠傳輸服務(wù)的,因此源地址發(fā)出的IP數(shù)據(jù)包很可能無法到達(dá)目標(biāo)地址原因可能是目的主機(jī)根本不存在,也可能是傳輸途中的某個鏈路中斷在IP數(shù)據(jù)包無法傳送到目標(biāo)地址時,發(fā)送方怎樣才能知道是什么原因造成的呢?ICMP協(xié)議就是用來探測并報告IP數(shù)據(jù)包傳輸中產(chǎn)生的各種錯誤的.5.1 ICMP協(xié)議的作用與原理為了提高 IP 數(shù)據(jù)報交付成功的機(jī)會，在網(wǎng)際層使用了網(wǎng)際控制報文協(xié)議 ICMP (Internet Contr

2、ol Message Protocol)。ICMP 允許主機(jī)或路由器報告差錯情況和提供有關(guān)異常情況的報告。ICMP 不是高層協(xié)議，而是 IP 層的協(xié)議。ICMP 報文作為 IP 層數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報的首部，組成 IP 數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。5.2.1 ICMP報文的封裝 ICMP報文和其他協(xié)議的報文一樣，也是由ICMP報文頭區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)兩部分組成的。ICMP報文封裝在IP數(shù)據(jù)報中通過鏈路層在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。 5.2 ICMP報文的封裝與格式首 部數(shù) 據(jù) 部 分IP 數(shù)據(jù)報ICMP 報文0檢驗(yàn)和類型代碼（這 4 個字節(jié)取決于 ICMP 報文的類型）81631前 4 個字節(jié)都是一樣的ICMP 的數(shù)據(jù)

3、部分（長度取決于類型）5.2.2 ICMP報文的格式ICMP報文的格式如下圖所示，其中報文頭分為三部分：類型、代碼和校驗(yàn)和。 ICMP報文類型表ICMP報文類型表ICMP報文類型表最常用的是“目的地?zé)o法到達(dá)”和“回聲”消息。AB廣域網(wǎng)發(fā)數(shù)據(jù)給Z到Z的數(shù)據(jù)用ICMP通知A”我不知道如何到達(dá)Z？”目的端無法到達(dá)路由器R用ICMP消息通知目的地“不可達(dá)”RABB可以到達(dá)嗎？ICMP回聲請求 可以，我在這里。ICMP回聲應(yīng)答用PING命令產(chǎn)生的回聲請求及回聲應(yīng)答ping xxx.xxx.xxx.xxx5.3 ICMP 報文的種類ICMP 報文的種類有兩種，即 ICMP 差錯報告報文和 ICMP 詢問報

4、文差錯報文源抑制（Source quench）：抑制發(fā)送過多分組的主機(jī)。 超時（Time exceeded） ：分組的TTL為0。信宿不可達(dá)（Destination unreachable） ：報告子網(wǎng)、主機(jī)不能定位的信宿。重定向（Redirect）：路由重定向 參數(shù)問題（Parameter problem)：分組頭參數(shù)出錯。信息報文回音請求/響應(yīng)（Echo request/reply） 路由器發(fā)現(xiàn)（Router discovery）地址掩碼請求/響應(yīng)（Address mask request/reply）1 ICMP差錯報文的特點(diǎn) 報告IP數(shù)據(jù)報在傳輸中的差錯是ICMP報文最基本的功能，IC

5、MP差錯報文有如下特點(diǎn)：（1）ICMP差錯報文都是由路由器發(fā)送到源主機(jī)的，因?yàn)镮P數(shù)據(jù)報中含有源主機(jī)的IP地址，報告給源主機(jī)是最可行的方案，另外，發(fā)出IP數(shù)據(jù)報的源主機(jī)最需要知道數(shù)據(jù)是否到達(dá)目標(biāo)主機(jī)。（2）ICMP差錯報文只提供IP數(shù)據(jù)報在傳輸過程中的差錯報告，并不規(guī)定對各類差錯應(yīng)采取什么樣的處理措施。具體對差錯的處理，由收到ICMP差錯報文的源主機(jī)將相應(yīng)的差錯與應(yīng)用程序聯(lián)系起來才能進(jìn)行相應(yīng)的差錯處理。5.3.1 ICMP差錯報文（3）ICMP差錯報文不享受任何優(yōu)先權(quán)，也沒有特別的可靠性保證措施，與普通的IP數(shù)據(jù)報一樣進(jìn)行傳輸，傳輸過程中可能被丟失、損壞，甚至被拋棄。（4）ICMP差錯報文是伴

6、隨著拋棄出錯的IP數(shù)據(jù)報而產(chǎn)生的。（5）當(dāng)路由器發(fā)送一份ICMP差錯報文時，ICMP報文數(shù)據(jù)區(qū)始終包含產(chǎn)生ICMP差錯報文的源IP數(shù)據(jù)報的頭部和其數(shù)據(jù)區(qū)的前8個字節(jié)(64位)。（6）有些情況下，為了防止在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生大量的ICMP差錯報文（廣播風(fēng)暴），影響網(wǎng)絡(luò)的正常工作，即使發(fā)生差錯，也不會產(chǎn)生ICMP差錯報文，這些情況包括： ICMP報文發(fā)生差錯。這是為了避免差錯報文無休止產(chǎn)生而規(guī)定的(但I(xiàn)CMP查詢報文可能會產(chǎn)生ICMP差錯報文)。 目的地址是廣播地址或多播地址(D類地址)的IP數(shù)據(jù)報。 作為鏈路層廣播的數(shù)據(jù)報。 不是IP分片的第一片。 源地址不是單個主機(jī)的數(shù)據(jù)報。這就是說，源地址不能為零地

7、址、回送地址、廣播地址或多播地址。2 ICMP 差錯報告報文共有 5 種 終點(diǎn)不可達(dá) 源點(diǎn)抑制(Source quench) 時間超過 參數(shù)問題 改變路由（重定向）(Redirect) ICMP 差錯報告報文的數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容 首部IP 數(shù)據(jù)報ICMP 的前 8 字節(jié)裝入 ICMP 報文的 IP 數(shù)據(jù)報IP 數(shù)據(jù)報首部ICMP 差錯報告報文8字節(jié)收到的 IP 數(shù)據(jù)報IP 數(shù)據(jù)報首部8字節(jié)ICMP 差錯報告報文IP 數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)字段2.1 目標(biāo)不可達(dá)ICMP報文目標(biāo)不可達(dá)是指當(dāng)一個路由器檢測出一個IP數(shù)據(jù)報不能發(fā)往它的目的地時，路由器發(fā)出一個目標(biāo)不可達(dá)的ICMP差錯報文 (3) (0-12)2.2

8、 IP數(shù)據(jù)報超時ICMP報文類似目標(biāo)不可達(dá)ICMP報文，其中代碼字段說明超時的原因。0為TTL值減為0，1表示分片重組超時。0或1 11 2.3 參數(shù)錯誤ICMP報文如果路由器或主機(jī)發(fā)現(xiàn)一個收到IP數(shù)據(jù)報的格式不符和要求,它就會向源主機(jī)發(fā)送一個報錯,并指出數(shù)據(jù)報中的什么字段格式或值不正確.代碼字段表示了數(shù)據(jù)報格式錯誤的類型.0或1 12 2.4 擁塞控制與源站抑制報文 當(dāng)一個路由器接收IP數(shù)據(jù)報的速度比其處理IP數(shù)據(jù)報的速度快，或一個路由器傳入數(shù)據(jù)報的速率大于傳出數(shù)據(jù)報的速率時，就會產(chǎn)生擁塞(Congestion)現(xiàn)象。這時路由器可以通過發(fā)送源站抑制(Source Quench)報文來抑制源主

9、機(jī)發(fā)送IP數(shù)據(jù)報的速率，避免可能產(chǎn)生的差錯。 04 源站抑制技術(shù)進(jìn)行擁塞控制的方法如下：（1）當(dāng)路由器發(fā)生擁塞時，便發(fā)出ICMP源站抑制報文。擁塞的判別可以用三種方法：一是檢查路由器緩存區(qū)是否已滿；二是給緩存區(qū)輸出隊列設(shè)置一個閾值，判斷隊列中數(shù)據(jù)報的個數(shù)是否超過閾值；三是檢測某輸入線路的傳輸率是否過高。 （2）源主機(jī)收到抑制報文后，按一定的速率降低發(fā)往目標(biāo)主機(jī)的數(shù)據(jù)報傳輸率。 （3）如果在一定的時間間隔內(nèi)源主機(jī)沒有收到抑制報文，便認(rèn)為擁塞已解除，源主機(jī)可以逐漸恢復(fù)到原來數(shù)據(jù)報的流量。2.5 路由控制與重定向報文 假如源主機(jī)要向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送IP數(shù)據(jù)報，源主機(jī)的默認(rèn)路由是路由器1，則源主機(jī)先把IP

10、數(shù)據(jù)報送到路由器1，再由路由器1進(jìn)行路由選擇。路由器1經(jīng)過選路后，把IP數(shù)據(jù)報送到路由器2，同時路由器1也發(fā)現(xiàn)源主機(jī)要發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報以后可以直接發(fā)送到路由器2(因?yàn)槁酚善?和路由器2同在一個網(wǎng)絡(luò)中)，則路由器1向源主機(jī)發(fā)送一個ICMP重定向報文，告訴它可以直接把IP數(shù)據(jù)報送到路由器2。這樣，就使源主機(jī)始終保持著一個動態(tài)的、既小且優(yōu)的路徑表。ICMP重定向報文格式 0-3 5 1.回送請求與應(yīng)答報文 回送請求報文由源主機(jī)發(fā)出，目標(biāo)主機(jī)應(yīng)答，用于測試另一臺主機(jī)或路由器是否可達(dá)。其報文格式如下圖所示：5.3.2 ICMP 詢問報文8/002地址掩碼請求與應(yīng)答報文ICMP可以自動獲取網(wǎng)絡(luò)使用的子網(wǎng)掩碼,通過發(fā)送子網(wǎng)掩碼請求數(shù)據(jù)報并接收響應(yīng)數(shù)據(jù)報實(shí)現(xiàn)的.地址掩碼17或1803 時間戳請求與應(yīng)答報文 時間戳請求與應(yīng)答的報文格式如下圖所示。13或140ICMP的應(yīng)用舉例-常用網(wǎng)絡(luò)診斷工具ping功能：測試主機(jī)的可到達(dá)性和往返延遲等網(wǎng)絡(luò)信息ping程序采用ICMP的回音請求/響應(yīng)（Echo request/reply）報文，通過向目的主機(jī)發(fā)送回音請求，返回響應(yīng)報文，來測試目的主機(jī)的可達(dá)性、往返延遲以及丟包率IC