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网络篇11 | 网络层 ICMP
01 简介02 报文格式1）Type(类型)2）Code(代码)3）Checksum(校验和)4）ICMP数据部分
03 ICMP数据抓包1）类型 8：回显请求（Echo Request）2）类型 13：时间戳请求（Timestamp Request）协议类型 13（Timestamp 请求）协议类型 14（Timestamp 应答）
3）类型 17：地址掩码请求（Address Mask Request）4）类型 9：路由器请求信息（Router Solicitation）5）类型 10：路由器通告信息（Router Advertisement）6）类型 3：终点不可达（Destination Unreachable）7）类型 4：源点抑制（Source Quench）8）类型 11，超时（Time Exceeded）9）类型 12：参数问题（Parameter Problem）10）类型 5：改变路由（路由重定向）
04 关于ICMP报文的几个限制
01 简介
从技术角度来说，ICMP就是一个“错误侦测与回报机制”，其目的就是能够检测网路的连线状况﹐也能确保连线的准确性。当路由器在处理一个数据包的过程中发生了意外，可以通过ICMP向数据包的源端报告有关事件。
其功能主要有：侦测远端主机是否存在，建立及维护路由资料，重导资料传送路径（ ICMP重定向 ），资料 流量控制 。ICMP在沟通之中，主要是透过不同的类别(Type)与代码(Code) 让机器来识别不同的连线状况。
在网络中经常会使用到ICMP协议，比如经常使用的用于检查网络通不通的 Ping 命令（Linux和Windows中均有），这个“Ping”的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。还有其他的网络命令如跟踪路由的Tracert命令也是基于ICMP协议的。
02 报文格式
ICMP 报文类型（ICMP Message Type）是指具体的 ICMP 报文中的消息类型，每种类型有一个独特的 Type 编号。 ICMP 类型则更广泛地指代 ICMP 协议本身，表明这些报文是用于控制和管理网络的协议。 下面是一些常见的 ICMP 报文类型及其对应类型的编号： 类差错报文（差异报告报文）： 目标不可达（Destination Unreachable）：Type 3源抑制（Source Quench）：Type 4超时（Time Exceeded）：Type 11参数问题（Parameter Problem）：Type 12 查询报文： 回显请求（Echo Request）：Type 8回显应答（Echo Reply）：Type 0时间戳请求（Timestamp Request）：Type 13时间戳应答（Timestamp Reply）：Type 14 其他类型： 地址掩码请求（Address Mask Request）：Type 17地址掩码应答（Address Mask Reply）：Type 18 2）Code(代码)在 ICMP 报文中，Code 字段通常用于进一步细分报文类型。虽然许多 ICMP 报文类型并不使用 Code 字段，但有些特定的报文类型需要使用 Code 来提供更具体的信息或上下文。以下是一些场景，其中 Code 字段可能会被使用： 差错报文（差异报告报文）：某些差错报文类型需要使用 Code 字段来指示特定类型的错误情况。例如，Type 3 的 Destination Unreachable 报文中的 Code 字段可以指示目标不可达的具体原因（网络不可达、主机不可达等）。 参数问题（Parameter Problem）：Type 12 的 Parameter Problem 报文使用 Code 字段来指示问题的具体位置，例如指示 IP 报文头部中的哪个字段存在问题。 重定向报文（Redirect Message）：Type 5 的 Redirect 报文使用 Code 字段来指示重定向数据包的类型，即指示应将数据包发送到哪个更佳的网关。 时间超时（Time Exceeded）：Type 11 的 Time Exceeded 报文中的 Code 字段可用于区分生存时间（TTL）超时和片段重新组装超时。 3）Checksum(校验和)Checksum 的目的是帮助检测数据传输过程中可能引入的错误，例如传输错误、篡改或数据包损坏等。当接收方计算得到的校验和与数据包中的校验和不匹配时，接收方可能会丢弃该数据包或请求重新传输，以确保数据的完整性和正确性。Checksum 在网络通信中起着重要的作用，有助于提高数据传输的可靠性和安全性。 当涉及校验和时，通常会看到以下几种情况： Match（匹配）：表示重新计算的校验和与数据包中的校验和完全一致，说明数据包未受损坏或篡改。Mismatch（不匹配）：意味着重新计算的校验和与数据包中的校验和不一致，表明数据包可能已经被损坏或篡改，需要进行进一步处理，如丢弃或请求重传。Valid/Invalid Checksum（有效/无效校验和）：表示校验和字段是否被正确设置或计算。一个有效的校验和应该能够成功验证数据包的完整性，而无效的校验和可能会导致数据包被丢弃或要求重新传输。 4）ICMP数据部分ICMP（Internet Control Message Protocol）数据部分在 ICMP 报文中扮演着重要的角色，用于携带特定类型的信息或负载数据。以下是 ICMP 数据部分的一些特点： 根据不同的 ICMP 报文类型而异：ICMP 数据部分的内容取决于具体的 ICMP 报文类型。不同类型的 ICMP 报文可能包含不同的信息或负载数据。提供有关网络状态或问题的信息：ICMP 数据部分通常用于提供有关网络状态、错误或其他相关信息的内容。例如，Echo Request 报文中的数据部分可能包含发送方发送的用于回显测试的数据；Destination Unreachable 报文可能包含有关无法到达目标的具体原因。用于识别和处理报文：数据部分有助于接收方正确解析和处理 ICMP 报文。通过检查数据部分中的内容，接收方可以确定报文的用途并采取相应的行动。长度可变：ICMP 数据部分的长度是可变的，取决于具体的 ICMP 报文类型以及所携带的信息量。有些报文可能只包含少量数据，而其他报文可能携带更多的信息。用于网络工具和故障排除：ICMP 数据部分对于网络工具和故障排除非常有用。通过分析 ICMP 数据部分中的内容，可以了解网络中发生的情况，并帮助诊断问题。 03 ICMP数据抓包 1）类型 8：回显请求（Echo Request）类型 8（Echo 请求）：发送方向目标主机发送 Echo 请求报文，请求目标主机回送一个 Echo 应答报文。这种类型的 ICMP 报文通常用于检测网络连接是否正常以及计算网络延迟。 类型 0（Echo 应答）：目标主机收到 Echo 请求后，会向发送方返回一个 Echo 应答报文。这种类型的 ICMP 报文是对 Echo 请求的响应。 命令请求 ping www.baidu.com第一层Frame全局信息（物理层） 给出了数据帧的全局信息，显示了包括帧长74个字节，帧到达的时间，接口的编号和帧的类型。 第二行数据帧头部信息（数据链路层） 可以看到以太帧头部包括的三个字段，目的MAC地址，源MAC地址、类型字段，类型字段取值为十六进制的0800，说明数据帧中包含的是一个IP分组。 第三行IP分组头部信息（网络层） 包括版本号4，头部长度20字节，服务类型，数据报总长度，用于分片的标志字0，分片偏移字段0，说明这是一个完整的IP数据报。没有被分片。生存周期128，表示最多允许经过128跳路由器的转发。协议字段1，说明IP分组里面封装的是一个ICMP报文，头部校验、源IP地址，目的IP地址。我们可以对照以太网IP协议规范的报文格式来检查ICMP报文该字段是符合规范的。 第四行是ICMP的协议报文 具体内容是类型8，Code：0表明这是一个 Echo (ping) request也就是一个回应请求报文，校验和字段，这三个字段是所有ICMP报文的通用首部，或称为固定首部，下面的标识字段（Identifier (BE): 1 (0x0001)）和序号字段（Sequence Number (BE): 1434 (0x059a)），都是用两种不同的字节序来显示的。标识代表的是当前运行的ping进程的标识，序号字段代表ping生成的ICMP报文的编号 协议类型 8（Echo 请求）详解 这是一个回显请求（Ping请求） Type字段，标明了报文的类型， request 表示这是一个「请求」报文。Code字段，标明了报文的代码。Checksum：Status = Good，表示校验状态是良好的，报文无误 BE 和 LE 这四个字段用来对应请求和响应的关系。请求和响应中，这四个字段都是一样的，用来标识这次请求。请求与响应两个报文必须完全一致。Data：发送了多少「字节」协议类型 0（Echo 应答）详解
这是一个回显应答（Ping应答） Type字段，标明了报文的类型， reply 表示这是一个「响应」报文。Code字段，标明了报文的代码。Checksum：Status = Good，表示校验状态是良好的，报文无误BE 和 LE 这四个字段用来对应请求和响应的关系。请求和响应中，这四个字段都是一样的，用来标识这次请求。请求与响应两个报文必须完全一致。Response time：Ping命令返回的响应时间，就是从这里获取的Data：发送了多少「字节」 2）类型 13：时间戳请求（Timestamp Request）类型 13（Timestamp 请求）和类型 14（Timestamp 应答）：Timestamp 请求用于请求目标主机的时间戳信息，而Timestamp 应答则是目标主机对Timestamp请求的响应，包含其自己的时间戳信息。 命令请求 在一个Linux上执行命令，192.168.10.238为我本机ip4地址： (base) [root@vm12_efficiency01_50_221 ~]# hping3 -c 1 -V -p 0 --icmp -C 13 192.168.10.238 这是关于 hping3 命令的详细解释： hping3: 这是用于发送定制化网络数据包的工具。-c 1: 表示设置发送的数据包数量为 1，即只发送一个数据包。-V: 启用冗长输出模式，可以显示更详细的信息。-p 0: 设置要发送的数据包的目的端口为 0。在 ICMP 报文中，端口号通常不适用，因此设置为 0。–icmp: 指定要发送的数据包使用 ICMP 协议。-C 13: 用于指定 ICMP 报文的类型为 13，即 Timestamp 请求。这告诉 hping3 发送一个 ICMP 类型为 Timestamp 请求的数据包。192.168.10.238: 是目标主机的 IP 地址，表示数据包将发送到该目标主机。 using eth0, addr: 192.168.50.221, MTU: 1500 HPING 192.168.10.238 (eth0 192.168.10.238): icmp mode set, 28 headers + 0 data bytes len=40 ip=192.168.10.238 ttl=127 id=41685 tos=0 iplen=40 icmp_seq=0 rtt=0.7 ms ICMP timestamp: Originate=3251593 Receive=1738092800 Transmit=1738092800 ICMP timestamp RTT tsrtt=1 --- 192.168.10.238 hping statistic --- 1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 0.7/0.7/0.7 ms 以下是收到的响应结果： HPING 192.168.10.238: 表示正在使用 hping 工具向目标主机 192.168.10.238 发送 ICMP 报文。icmp mode set, 28 headers + 0 data bytes: 这表明 ICMP 模式已设置，并且发送的 ICMP 报文中包含 28 字节的头部信息。len=40 ip=192.168.10.238 ttl=127 id=41685 tos=0 iplen=40: 这是关于 ICMP 报文的一些详细信息，包括长度、IP 地址、TTL（Time to Live）等。icmp_seq=0 rtt=0.7 ms: 指示收到的 ICMP 应答中的序列号和往返时间为 0.7 毫秒。ICMP timestamp: Originate=3251593 Receive=1738092800 Transmit=1738092800: 显示了 Timestamp 请求和应答中涉及的时间戳信息。ICMP timestamp RTT tsrtt=1: 提供了有关 Timestamp 请求往返时延的信息。— 192.168.10.238 hping statistic —: 总结了发送和接收的数据包统计信息。1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss: 表示发送了 1 个数据包并成功接收了一个，没有数据包丢失。 round-trip min/avg/max = 0.7/0.7/0.7 ms: 显示了往返时间的最小、平均和最大值。 协议类型 13（Timestamp 请求）
类型 17（Address Mask 请求）和类型 18（Address Mask 应答）：Address Mask 请求用于请求目标主机的子网掩码信息，以获取目标主机所使用的子网掩码。Address Mask 应答则是目标主机对Address Mask请求的响应，包含其所使用的子网掩码信息。 (base) [root@vm12_efficiency01_50_221 ~]# sudo hping3 -c 1 -M 17 192.168.10.238 HPING 192.168.10.238 (eth0 192.168.10.238): NO FLAGS are set, 40 headers + 0 data bytes len=40 ip=192.168.10.238 ttl=127 DF id=9849 sport=0 flags=RA seq=0 win=0 rtt=0.8 ms --- 192.168.10.238 hping statistic --- 1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 0.8/0.8/0.8 ms 4）类型 9：路由器请求信息（Router Solicitation）一种 ICMPv6 报文类型，主机用来请求附近路由器发送路由器通告信息，以获取网络配置信息。 5）类型 10：路由器通告信息（Router Advertisement）一种 ICMPv6 报文类型，用于路由器向主机发送网络配置信息或路由信息的通告。 6）类型 3：终点不可达（Destination Unreachable）用于通知发送方数据包无法到达目的地的原因，比如网络不可达、主机不可达、协议不可达等。 Code: 具体原因，如网络不可达 (Code 0)、主机不可达 (Code 1)、协议不可达 (Code 2) 等。
我本地使用FinalShell连接上了192.168.50.221的服务器，以上是抓包信息。 7）类型 4：源点抑制（Source Quench）用于控制源主机流量，提示发送端减缓数据发送速度。 Code: 0 8）类型 11，超时（Time Exceeded）指示某个数据包生命周期中的时间已过期，可能由于 TTL（Time-To-Live）字段减至0或者片段在重新组装时耗时过长导致。 Code: TTL 为 0 (Code 0) 或片段重组时间过长 (Code 1)。 9）类型 12：参数问题（Parameter Problem）用于指示 IP 报文头部中的一个问题，例如数据包长度不正确或者选项字段格式错误。 Code: 指示头部中的具体问题，如必要选项丢失 (Code 0)、首部长度不正确 (Code 1)。 10）类型 5：改变路由（路由重定向）用于告知发送方将某个特定流量通过更优的路径发送。 Code: 通常表示重定向主机 (Code 0) 或重定向服务 (Code 1)。 04 关于ICMP报文的几个限制1.对于携带ICMP差错报文的数据报，不再产生ICMP差错报文。 如果主机A发送了一个ICMP的数据报文给主机B，数据在传输过程中经过其中一个路由器出现错误，由于该路由器已经接收到一个ICMP数据报文，所以不会再产生一个ICMP差错报文。 2.对于分片的数据报，如果不是第一个分片，则不产生ICMP差错报文 对于主机A发送了一个分片的数据，如果路由设备或主机接收到的分片数据不是第一个分片数据，不会产生ICMP差错报文。 3.对于具有多播地址的数据报，不产生ICMP差错报文 如果一个ip地址是一个广播地址的话，不会产生ICMP差错报文。 4.对于具有特殊地址如（127.0.0.0或0.0.0.0）的数据报，不产生ICMP差错报文 下面，我们通过wireshark来抓一个icmp包，如下图所示：request表示这是一个ICMP请求报文，reply表示这个是一个ICMP回答报文。 |
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