今天和大家聊聊ICMP协议相关的知识，感兴趣的可以一起了解一下！
一、简介
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ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制消息协议）是TCP/IP协议族中的一个重要子协议，该协议位于网络层。主要用于在IP主机和路由器之间传递控制消息，报告网络通信中的各种问题。虽然这些控制消息虽然不传输实际的用户数据，但对于数据的准确、可靠传递起着重要作用。ICMP协议的主要目的是提高IP数据报的成功传输率，确保数据通信的稳定性和可靠性。
二、为什么要有ICMP协议？
因为IP协议本身并不提供可靠的传输机制，也不具备差错报告和控制功能。所以当数据包在网络传输过程中出现问题时，IP协议无法及时通知发送方。为了解决这个问题，ICMP协议应运而生。ICMP协议的主要作用包括：
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差错报告：当数据包在网络传输过程中遇到问题时，ICMP协议可以向发送方报告错误信息，帮助发送方采取相应的措施。
网络诊断：提供了多种查询报文，用于诊断网络连接和路径信息，最常用的工具有ping和traceroute。
流量控制：可以通过源抑制报文通知发送方降低数据发送速率，以缓解网络拥塞。
路由重定向：可以通知主机或路由器更优的路由路径，提高网络传输效率。
三、ICMP协议报文格式
ICMP报文封装在IP数据报中，IP报头在ICMP报文的最前面。ICMP报文的基本格式如下：
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● Type：1字节，表示ICMP报文的类型。
● Code：1字节，表示ICMP报文的代码，对类型进行进一步说明。
● Checksum：2字节，用于校验整个ICMP报文的完整性。
● Data：可变长度，包含具体的控制信息或数据。
四、ICMP报文的类型
ICMP报文主要分为两大类：差错报文和查询报文。
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4.1 差错报文
差错报文用于报告网络通信中的错误情况，常见的差错报文类型包括：
● 目的地不可达（Type 3）：当数据包无法到达目标设备时，发送端会收到目的地不可达报文。具体代码如下：
● 0：网络不可达
● 1：主机不可达
● 2：协议不可达
● 3：端口不可达
● 4：需要分片但设置了不分片标志
● 5：源路由失败
● 6：目的网络未知
● 7：目的主机未知
● 9：目的网络被禁止
● 10：目的主机被禁止
● 11：由于TOS网络不可达
● 12：由于TOS主机不可达
● 13：由于过滤通信被禁止
● 14：主机越权
● 15：优先级截止生效
● 超时（Type 11）：当数据包的TTL值为0时，路由器会丢弃该数据包并发送超时报文。具体代码如下：
● 0：生存时间超时
● 1：数据报重组超时
● 参数问题（Type 12）：当数据包的IP头字段值不正确时，接收方会发送参数问题报文。具体代码如下：
● 0：IP头字段值错误
● 1：必需的选项缺失
● 2：不支持的长度
● 源抑制（Type 4）：当路由器或主机因网络拥塞而丢弃数据包时，会发送源抑制报文，请求发送方降低发送速率。
● 重定向（Type 5）：当路由器发现更优的路由路径时，会发送重定向报文，通知发送方使用新的路由。具体代码如下：
● 0：网络重定向
● 1：主机重定向
● 2：TOS和网络重定向
● 3：TOS和主机重定向
4.2 查询报文
查询报文用于在不同网络设备之间传递控制信息，常用的查询报文类型包括：
● 回显请求和应答（Type 8和Type 0）：用于测试网络连通性，常见的工具是ping。发送方发送回显请求报文（Type 8），接收方收到后回复回显应答报文（Type 0）。
● 时间戳请求和应答（Type 13和Type 14）：用于测量网络延迟，发送方发送时间戳请求报文（Type 13），接收方收到后回复时间戳应答报文（Type 14）。
● 地址掩码请求和应答（Type 17和Type 18）：用于获取子网掩码信息，主机启动时可以使用这些报文来确定自身的子网掩码。
● 路由器请求和通告（Type 9和Type 10）：用于发现和选择路由器，主机可以发送路由器请求报文（Type 9），路由器收到后回复路由器通告报文（Type 10）。
五、ICMP报文的实际案例
5.1 Ping命令
Ping命令是基于ICMP协议的常用网络诊断工具，用于测试网络连通性。以下是Ping命令的工作流程：
1. 发送回显请求报文：发送方主机构造一个ICMP回显请求报文（Type 8），并将其封装在IP数据报中发送给目标主机。
2. 接收回显应答报文：目标主机收到回显请求报文后，构造一个ICMP回显应答报文（Type 0），并将其封装在IP数据报中发送回发送方主机。
3. 显示结果：发送方主机收到回显应答报文后，显示目标主机的IP地址、数据大小和往返时间。
示例：
ping 192.168.2.17输出：
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5.2 Traceroute命令
Traceroute命令用于显示数据包从源主机到目标主机的路径信息，常用于诊断网络连接问题。以下是Traceroute命令的工作流程：
1. 发送ICMP报文：发送方主机发送一个带有TTL值为1的ICMP报文（通常是回显请求报文），当该报文到达第一个路由器时，TTL值减为0，路由器丢弃该报文并发送一个超时报文（Type 11）回给发送方。
2. 记录路径信息：发送方记录第一个路由器的IP地址，然后发送一个带有TTL值为2的ICMP报文，重复上述过程，直到数据包到达目标主机或达到最大TTL值。
3. 显示结果：发送方主机显示从源主机到目标主机的每一步路径信息，包括每个路由器的IP地址和响应时间。
示例：
traceroute 8.8.8.8输出：
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总结
以上内容就是Internet控制消息协议相关的知识介绍，希望对大家理解ICMP协议提供一些帮助！
