作者 | 向閑

小編 | 不吃豬頭肉

引言
在車載以太網(wǎng)測試中，因?yàn)镮P協(xié)議本身提供的是不可靠傳輸，所以如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)丟包、網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤等問題就需要及時(shí)向管理者報(bào)告錯(cuò)誤和狀態(tài)信息，此時(shí)就需要借助ICMP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)這一功能。

什么是ICMPv4協(xié)議

ICMP協(xié)議全稱是Internet Control Message Protocol，即互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議。其中，ICMPv4和ICMPv6分別指用于IPv4和IPv6的ICMP版本。目前在車載以太網(wǎng)里常用到的IP協(xié)議是IPv4，所以本文著重介紹ICMPv4，ICMPv6不涉及。
ICMPv4協(xié)議是TCP/IP協(xié)議簇的一個(gè)子協(xié)議，封裝在IPv4報(bào)文中，主要用于在IPv4主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息，用于報(bào)告網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數(shù)據(jù)，但是對(duì)于收集各種網(wǎng)絡(luò)信息、診斷和排除各種網(wǎng)絡(luò)故障以及用戶數(shù)據(jù)的傳遞起著重要的作用。

ICMPv4報(bào)文格式
ICMPv4報(bào)文封裝在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)里，所以一個(gè)ICMPv4報(bào)文會(huì)包括IPv4頭部、ICMPv4頭部和ICMPv4 Payload。當(dāng)IPv4頭部的Protocol值為1時(shí)，表示為一個(gè)ICMPv4報(bào)文。
ICMPv4報(bào)頭格式如下圖：

ICMP報(bào)頭格式

類型（Type）：ICMPv4報(bào)文的類型，如目標(biāo)不可達(dá)報(bào)文（Type=3）。代碼（Code）：ICMPv4報(bào)文類型（Type）下細(xì)化的子類型，如對(duì)于目標(biāo)不可達(dá)報(bào)文（Type=3），code=1表示主機(jī)不可達(dá)，code=2表示協(xié)議不可達(dá)。校驗(yàn)和（Checksum）：ICMPv4報(bào)文的校驗(yàn)和，校驗(yàn)方法與IP數(shù)據(jù)報(bào)首部校驗(yàn)和算法相同。
報(bào)文分類
ICMPv4分為兩類報(bào)文，1類是查詢報(bào)文（通過對(duì)對(duì)端主機(jī)發(fā)送請(qǐng)求和接收對(duì)端主機(jī)發(fā)送響應(yīng)的方式去傳輸消息，可以用來報(bào)告網(wǎng)絡(luò)連通性等消息），1類是差錯(cuò)報(bào)文（報(bào)告IP數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤）。
常見的ICMPv4報(bào)文類型

響應(yīng)請(qǐng)求

平時(shí)使用較多的Ping命令就是通過對(duì)端主機(jī)發(fā)送回顯請(qǐng)求（Type=8）和接收對(duì)端主機(jī)發(fā)送的回顯回答（Type=0）去判斷主機(jī)之間是否通信連通。

實(shí)際測試數(shù)據(jù)如下：

目標(biāo)不可達(dá)

當(dāng)路由器無法根據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)到指定的目標(biāo)地址時(shí)，會(huì)向發(fā)送端主機(jī)返回一個(gè)目標(biāo)不可達(dá)的差錯(cuò)報(bào)文，并報(bào)告不可達(dá)的原因。常見的目標(biāo)不可達(dá)差錯(cuò)報(bào)文類型有網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)（Code=0）、主機(jī)不可達(dá)（Code=1）、協(xié)議不可達(dá)（Code=2）、端口不可達(dá)（Code=3）等。

實(shí)際測試數(shù)據(jù)如下：

時(shí)間戳

時(shí)間戳請(qǐng)求報(bào)文（Type=13）和時(shí)間戳應(yīng)答報(bào)文（Type=14）用于測試兩臺(tái)主機(jī)之間數(shù)據(jù)報(bào)來回一次的傳輸時(shí)間。傳輸時(shí)，主機(jī)填充原始時(shí)間戳，接收方收到請(qǐng)求后填充接收時(shí)間戳后以Type=14的報(bào)文格式返回，發(fā)送方計(jì)算這個(gè)時(shí)間差。

實(shí)際測試數(shù)據(jù)如下：

參數(shù)錯(cuò)誤報(bào)文

一旦路由器或主機(jī)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)報(bào)首部和錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)參數(shù)時(shí)，便丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)，并向源主機(jī)發(fā)送參數(shù)問題（Parameter Problem）報(bào)文（Type=12）。代碼Code=0表示數(shù)據(jù)報(bào)首部中的某個(gè)字段的值有錯(cuò)或不明確，這時(shí)ICMP報(bào)文首部的指針指向數(shù)據(jù)報(bào)中有問題的字節(jié)。

實(shí)際測試數(shù)據(jù)如下：

下表是完整的ICMP報(bào)文分類：

應(yīng)用
ICMPv4最常見的用法是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試和故障診斷，常用的程序是Ping 和tracert。

1)Ping

使用ping命令確定本地主機(jī)是否能與另一臺(tái)主機(jī)成功交換數(shù)據(jù)包，再根據(jù)返回的信息，就可以推斷TCP/IP參數(shù)是否設(shè)置正確，以及運(yùn)行是否正常、網(wǎng)絡(luò)是否通暢等。

2)tracert

tracert 命令主要用來顯示數(shù)據(jù)包到達(dá)目的主機(jī)所經(jīng)過的路徑。通過執(zhí)行一個(gè)tracert到對(duì)方主機(jī)的命令，返回?cái)?shù)據(jù)包到達(dá)目的主機(jī)所經(jīng)歷的路徑詳細(xì)信息，并顯示每個(gè)路徑所消耗的時(shí)間。

總結(jié)
ICMP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議簇中不可或缺的一部分。通過理解和應(yīng)用ICMP協(xié)議，可以更好地幫助管理員去收集各種網(wǎng)絡(luò)信息、診斷和排除各種網(wǎng)絡(luò)故障。