IP协议和ICMP协议
一、IP协议
1.1 IP协议的介绍
IP协议（Internet Protocol）是网络层的协议。
IP协议是TCP/IP协议族的核心协议，其主要包含两个方面：
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IP头部信息。IP头部信息出现在每个IP数据报中，用于指定IP通信的源端IP地址、目的端IP地址，指导IP分片和重组，以及指定部分通信行为。
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IP数据报的路由和转发。IP数据报的路由和转发发生在除目标机器之外的所有主机和路由器上。它们决定数据报是否应该转发以及如何转发。
1.2 IP协议的报文头部
IPv4的头部结构如下所示，其长度通常为20个字节（最多60个字节），除非含有可变长的选项部分
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版本号（4位）：指定IP协议的版本，此处为0100
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IHL（4位）：标识该IP头部有多少个32bit字（4字节），此处默认头部长度为20字节，故IHL为0101
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服务类型（8位）包括一个3位的优先权字段，4位的TOS字段和1位的保留字段（必须置0）。4位的TOS字段分别表示：最小延时，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。其中最多有一个能置位1，应用程序应该根据实际需要来设置它。比如像ssh和telnet这样的登陆程序需要的是最小延时服务，而文件传输程序ftp则需要最大吞吐量的服务。
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总长度（16位）是指整个IP数据报的长度，以字节为单位，因此IP数据报的最大长度为65535字节。但由于MTU的限制，长度超过MTU的数据报都将被分片传输，所以实际传输的IP数据报的长度都远远没有达到最大值。
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标识符（16位）唯一地标识主机发送地每一个数据报
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标志字段（3位）地第一位保留。第二位表示"禁止分片"。如果设置了这个位，IP模块将不对数据报进行分片。在这种情况下，如果IP数据报长度超过MTU的话，IP模块将丢弃该数据报并返回一个ICMP差错报文。第三位表示“更多分片”。除了数据报的最后一个分片外，其他分片都要把它置1。
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分片偏移（13位）是分片相对原始IP数据报开始处(仅指数据部分)的偏移。实际的偏移值是该值左移3位（乘8）后得到的。由于这个原因，除了最后一个IP分片外，每个IP分片的数据部分的长度必须是8的整数倍(这样才能保证后面的IP分片拥有一个合适的偏移量)。
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生存时间(即TTL)（8位）是数据报到达目的地之前允许经过的路由器跳数。TTL值被发送端设置(常见值位64)。数据报在转发过程中每经过一个路由，该值就被路由器减1。当TTL值减为0时，路由器将丢弃数据报，并向源端发送一个ICMP差错报文。TTL值可以防止数据报陷入路由循环。
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协议（8位）用来区分上层协议，/etc/protocols文件定义了所有上层协议对应的protocol字段的数值。其中ICMP是1，TCP是6，UDP是17。
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头部校验和（16位）由发送端填充，接收端对其使用CRC算法以检验IP数据报头部在传输过程中是否损坏。
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源端IP地址（32位）和目的端IP地址（32位）用来标识数据报的发送端和接收端。一般情况下，这两个地址在整个数据报的传递过程中保持不变，而不论它中间经过多少个中转路由器
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IPv4最后一个选项字段是可变长的可选信息。这部分最多包含40个字节，因为IP头部最长是60字节（其中还包含前面讨论的20字节的固定部分）
1.3 抓包验证报文信息
由以上抓包信息，可知1.2中介绍IP报文头部信息完全一致
二、ICMP协议
2.1 ICMP协议的介绍
ICMP协议是网络层协议，封装在IP数据报中。主要功能就是ping命令和tracert命令，可以检查网络的连通性和显示经过路径。
ICMP协议是TCP/IP 模型中网络层的重要成员，与 IP 协议、ARP 协议、RARP 协议及 IGMP 协议共同构成 TCP/IP 模型中的网络层
ping 主机的ip后，得到不同的回复，对应不同的结果。
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无法访问目标主机：没有网关或缺少目标主机MAC
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请求超时：对方不在线或屏蔽 （即对方防火墙拦截）
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传输失败：未获取MAC地址，导致无法进行ICMP封装
2.2 ICMP协议的报文头部
ICMP报文头部的3个固定字段（4字节）：8位类型、8位代码和16位校验和
ICMP重定向报文的数据部分含义很明确，它给接收方提供了如下两个信息：
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引起重定向的IP数据报的源端IP地址。
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应该使用的路由器的IP地址。
接受主机根据这两个信息就可以断定引起重定向的IP数据报应该使用哪个路由器来转发，并且以此来更新路由表（通常是更新路由表缓冲，而不是直接更改路由表）
三、PING
如何判断主机A和主机B之间的网络是否通畅？ 常用的方法是用 ping 命令（不是唯一方法）
关于ping命令是否为应用层程序，是否需要占用传输层端口号，是否能证明 主机A --> 主机B 网络通畅，也能证明 主机B --> 主机A 网络通畅？。。。
关于上述问题争论了很久，大家都各持己见，既然这样那就ping抓包分析看看（大家一致认同wireshark抓包分析方式）
由上图可以明显得出，ping 不涉及到传输层，既然不涉及传输层就没有所谓的端口号了，那也就不是应用层程序了。
