网络安全·第三天·ICMP协议安全分析

一、ICMP功能介绍

ICMP（Internet Control Message Protocal）是一种差错和控制报文协议，不仅用于传输差错报文， 还传输控制报文，但是ICMP只是尽可能交付，提供的服务是无连接、不可靠的，并不能保证数据包可以成功的抵达目的地，同样的ICMP也没有验证机制，这也给了攻击者可乘之机。

ICMP的信息是通过IP协议进行传输，它是一种网络层协议，它对网络信息进行一种反馈，主要功能可以概括为①确认数据包可以送往目的IP地址 ②报告IP数据包无法送往的原因。

ICMP有两个非常重要的工具—ping和traceroute，下面小编将介绍这两种工具的具体用法以及工作流程。

二、ping命令及其相关问题

1、工作流程

        ping 命令会发送一份ICMP回显请求报文（ICMP Echo Request）给目标主机，并等待目标主机返回ICMP回显应答（ICMP Echo Reply）。ICMP协议要求目标主机在收到请求消息之后，必须返回ICMP应答消息给源主机，基于这一点，如果源主机在一定时间内收到了目标主机的应答，则表明两台主机之间网络是可达的。但是这也同样使得黑客能发动Dos攻击，这一点我们在后面会讲述其过程。

        总而言之，ping是用来探测网络中两台主机之间是否可达的工具，ping工具的运行流程如下：

①.源主机ICMP协议工作

假设有两台主机，小李的主机IP地址为192.168.4.1，小伍的主机IP地址为192.168.4.2，小李想知道网络是否可达小伍的主机，于是他在自己windows主机的cmd上输入命令：ping 192.168.4.2。输入该命令后，主机A会构建一个 ICMP的请求数据包（ICMP Echo Request），然后 ICMP协议会将这个数据包以及目标IP192.168.4.2等信息一同交给IP层协议；

②.IP层工作

IP层协议得到这些信息后，将源地址192.168.4.1、目标地址192.168.4.2、再加上一些其它的控制信息，构建成一个IP数据包；

③.数据链路层工作

IP数据包构建完成后，还需要通过ARP协议找到相应的MAC地址，并且把目标地址与源地址的MAC地址一并交给数据链路层，组装成一个数据帧，将它们传送出出去；

④.目标主机ICMP协议工作

当小伍的主机收到这个数据帧之后，会首先检查它的目标MAC地址是不是本机，如果是就接收下来处理，否则直接丢弃。接收之后会检查这个数据帧，将数据帧中的IP数据包取出来，交给本机的IP层协议，然后IP层协议检查完之后，再将ICMP数据包取出来交给ICMP协议处理，当这一步也处理完成之后，就会构建一个ICMP应答数据包ICMP Echo Reply，回发给小李的主机；

⑤.计算时间并显示结果

在一定的时间内，如果小李的主机收到了应答包，则说明它与小伍的主机之间网络可达，如果没有收到，则说明网络不可达。除了监测是否可达以外，还可以利用应答时间和发起时间之间的差值，计算出数据包的延迟耗时，如下图“时间=xxx”所示。

2、几种常见的ICMP报文类型

        通过上述ping工具的介绍，我们知道了两类ICMP报文，ICMP Echo Request报文以及ICMP Echo Reply报文，其中ICMP Echo Request的类型值为8，ICMP Echo Reply的类型值为0。但其实ICMP不仅仅只有这两种报文，这两种报文都是属于ICMP中的询问报文，其余的ICMP报文类型小编总结如下：

①.差错报告报文

类型值为3时：表示终点不可达，顾名思义也就是说IP数据包送不到对方手上。

类型值为4时：表示源点抑制，意思是说，送的太快了，希望对方能慢点送过来。

类型值为11时：表示超时，与源点抑制相反，这个是嫌弃对方送的太慢了。

类型值为5时：表示路由重定向，告知对方下次应将数据报发送给另外的路由器。

类型值为12时：表示参数问题，路由器或目的主机收到的数据报的首部中的字段的值不正确时，就丢弃该数据报，并向源站发送参数问题报文

②.询问报文

类型值为8或者0时：表示回送(Echo)请求或应答。

类型值为13或14时：表示时间戳(Timestamp)请求或应答。

注意：以下情况下，并不会产生差错报告报文！

1.ICMP差错报文，例如ICMP源点抑制报文超时了，此时不会再额外发送一条ICMP报文告知超时的差错。但是ICMP查询报文可能会产生ICMP差错报文！

2.目的地址是广播地址或多播地址的IP数据报

3.作为链路层广播的数据报，这两条都是说的广播

4.不是IP分片的第一片，只有第一片出错才会产生差错报告报文

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。

3、ICMP Dos攻击

A.第一类ICMP Dos攻击针对带宽，是利用无用的数据来耗尽网络带宽 ，如ICMP Smurf，Smurf在IP协议安全协议的那篇文章中讲解过，都是伪造受害主机的源地址，向网络的广播地址发送大量的ping包，目标系统都很快就会被大量的echo reply信息淹没。

ICMP Dos的工作原理是ICMP协议要求目标主机在收到请求消息之后，必须返回ICMP应答消息给源主机，不理解的同学可以看看小编的这篇文章：

网络安全·第一天·IP协议安全分析-CSDN博客

B.第二类ICMP Dos攻击针对连接，这类方法可以终止现有的连接，如Nuke，通过发送一个伪造的类型为3的ICMP终点不可达的差错报告报文来终止合法的连接。

4、ICMP重定向攻击

        这个攻击与IP源路由欺骗很相似，黑客利用类型值为5的ICMP路由重定向差错报告报文来改变主机的路由表。自己伪装成路由器，向目标机器发送重定向消息，使目标机器的数据报发送至自己的主机上，从而实现监听、会话劫持或拒绝服务攻击。

5、死亡之ping

        这类攻击像极了小朋友耍赖的方式，给大家讲一个我小时候的经历，小编在初中时，同学们都有自己的小帮派，我当时想融入其中一个小帮派，并且被这个小帮派拉入了qq群中。但是后来，这个小帮派里面的人对我都不大友好，总是拉偏架，我在qq上争不过他们，于是就开始了“刷屏”，来恶心他们。当时qq的一条消息最长大概是四千多个字，小编长按句号键，直到抵达字数上限后发出。就这么发了几条长信息之后，群里的那些人崩溃了，他们的手机也变得一卡一卡的，小编也成功的被移除了群聊。

        死亡之ping的原理同样是刷屏，不断的给目标主机发送长度为65500字节的ping报文，对方阅读这条消息时带宽会有所损耗，当多条很长的ping报文发过去时，会将目标主机的带宽消耗殆尽，从而崩溃。

6、ICMP类攻击的防范

        首先，Nuke与重定向攻击都是利用的ICMP差错报告报文，我们可以阻止其它类型的ICMP通信，这可以在一定程度上防范ICMP出错。同时，还可以设置允许向外（目标为单台主机）发送 ICMP 响应请求，并允许向内发送响应答复消息（目标为预先定义的主机）。说白了就是，只允许本主机ping别人，而不允许别人ping自己，颇有种宁教我负天下人，休教天下人负我的意思。

三、traceroute命令

        traceroute是常用的网络排错工具，用于定位数据包在转发的过程中，经过了哪些路由器，并告知主机每一跳路由器的ip地址。在windows的环境下，如果我们想追踪ip地址为192.168.4.2的主机，则相应的命令的格式为：tracert  192.168.4.2

        traceroute的原理是：主机首先发出 TTL=1 的3个UDP数据包，抵达第一个路由器后，将 TTL 减1，此时TTL的值为0，不再继续转发此数据包，而是返回一个ICMP超时差错报文，主机可以从超时报文中提取出数据包所经过的第一个网关地址。然后又发出一个TTL=2的3个UDP数据包，可利用ICMP超时报文获得第二个网关地址，依次递类推，逐渐增加TTL的值，主机便可以获取沿途所有网关的地址。

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