ICMP介绍以及traceroute和ping的实现原理

ICMP介绍

ICMP（Internet Control Message Protocol）用于主机或者路由器报告差错情况和提供有关异常的情况报告，和IP协议同时处于网络层，但是ICMP会使用IP，最终由IP来传输其信息（everything is over ip)

常规ICMP报文格式截图：

主要分为两大类：差错报告报文和询问报文。

ICMP报文类型	类型对应的值	ICMP报文的类型
差错报告报文	3	终点不可达：路由器或者主机发现信息不可达时
	11	时间超时（TTL）：当路由器收到TTL为1，然后-1后是0，则丢弃数据的同时向源主机发送
	12	参数问题
	5	改变路由：默认路由器发现有跟好的路由线路
询问报文	8或者0	回送请求或回答
	13或者14	时间戳请求或回答

ICMP的差错报告报文中，会把收到的需要进行差错报告的IP的数据提取出来作为ICMP报文的数据部分。

可以看到icmp内部包含了一个完整的IP数据包。

典型的ICMP的应用是trace route 和ping应用，这两个应用直接通过ICMP从而跳过了传输层协议（TCP or UDP）。

ICMP看上去像高层协议，实际上不是，是IP层的协议。

trace route应用

有地方介绍是源主机向目的主机发送不可达的udp报文，然后路由器通过TTL变为0后返回给源主机ICMP报文，但是实际抓包发现trace route给目的主机发送的也是icmp报文。

源主机向目标主机发送ICMP报文：

第一次发送时IP的TTL设置为1，第一个路由器收到后，把TTL减1，丢弃该数据，并且向源主机发送一个超时的ICMP报文（code为11），这样源主机就得到了第二个路由器的IP地址。

第二次发送时IP的TTL设置为2。得到第二个路由器的IP地址。

。。。

一直发送后直到如果收到一个常规的ICMP回答（code为0），则认为找到了最后一个路由器。（如果某次ICMP请求在固定时间内没有返回，则显示超时，继续下一条的路由查找【上图中标红的case】）。

最终的IMCP回答报文，标志着traceroute结束

应答报文截图。

ping应用

ping使用icmp的回送请求和回送应答报文。

抓包

可以看到分别发送了4次request，同时得到了4次reply，和cmd console中展示的效果一致。

回送请求报文示例，type为8。

回送应答示例，type为0，同时返回了耗时15ms，和cmd console里面展示的温和。