【计算机网络】网络层协议 -- ICMP协议

1. ICMP协议简介

ICMP（Internet Control Message Protocol，控制报文协议），用于在IP主机、路由器直接传递控制消息，是一个TCP/IP协议。

ICMP协议的定位

网络层的最典型的协议是IP协议，但是除了IP协议之外，还有ICMP协议和IGMP协议。

ICMP、IGMP和IP协议虽然都属于网络层的协议，但是ICMP协议和IGMP协议属于IP的上层协议。

• 也就是说，IP的上层协议不一定就是传输层协议，IP的上层协议可能也属于网络层的协议。
• 与之类似的，数据链路层当中的ARP协议和RARP协议，这两个协议虽然都属于数据链路层的协议，但它们却是MAC帧的上层协议。

ICMP的主要功能

1. 确认IP包是否成功到达目标地址。
2. 通知在发送过程中IP包丢弃的原因。
3. ICMP只能搭配IPv4使用，如果是IPv6的情况下，需要使用ICMPv6。

举个例子，比如当主机A在向主机B发送数据的过程中，主机B因为某些原因离线了，然后当发送的数据包到达主机B所在局域网的入口路由器时，入口路由器为了获得主机B的MAC地址，于是会向主机B发送ARP请求包。但是此时因为主机B已经离线了，因此路由器再多次发送ARP请求包得不到响应后，就会返回一个ICMP的包给主机A，此时主机A就知道自己发送的数据无法到达主机B。

2. ICMP协议格式

ICMP分为两类报文：

1. 一类是通知出错原因的
2. 一类是用于诊断查询的

3. ping命令

ping命令是基于ICMP实现的，通常用于测试本地主机与另一台主机之间的通信信道是否正常。

例如，使用ping www.baidu.com命令，测试本地主机与百度服务器之间的通信信道是否正常。

• 此时ping的是百度的域名，该域名会由DNS解析为IP地址。
• ping命令不仅能验证网络的连通性，同时也会统计响应时间和TTL（IP包中的Time To Live，生存时间）。
• ping命令会先发送一个ICMP Echo Request给对端。
• 对端接收到之后，会返回一个ICMP Echo Reply给客户端。

4. ping命令与端口号没有关系！！！

telnet对应的端口号是23，ssh对应的端口号是22，ping命令对应的端口号是多少？

这个问题就是一个圈套！ping命令是基于网络层的ICMP协议，而端口号是属于传输层的内容，因此ICMP协议根本就不关心端口号这样的信息。

5. traceroute命令

traceroute命令也是基于ICMP协议实现的，traceroute命令可以遍历数据包传送到目标主机锁经过的所有路由器。

例如，使用traceroute www.baidu.com命令，遍历数据包到百度服务器所经过的所有路由器。

原理：

• traceroute命令底层实际是通过增加其存活实际（TTL）值来实现的。
• 因为每当数据包经过一个路由器，其TTL值就会减一，当TTL值减为0时对应路由设备就会将数据包丢弃，并传送一个ICMP TTL数据包给发送主机。
• 因此traceroute命令底层可以发出多个数据包，并给这些数据包设置不同的TTL值，最后该主机就能够得到一连串的数据包路径。