ICMP協議

　　ICMP（Internet Control Message Protocol）是介于網絡層和傳輸層的協議。它的主要功能是傳輸網絡診斷信息。

　　ICMP傳輸的信息可以分為兩類，一類是錯誤信息，這一類信息可用來診斷網絡故障。我們已經知道，IP協議的工作方式是”best effort”。如果IP包沒有被傳輸到目的地，或者IP包發生錯誤，IP協議本身不會做進一步的努力。但是上游發送IP包的主機和接力的路由器并不知道下游發生了錯誤和故障，它們可能繼續發送IP包。通過ICMP包，下游的的路由器和主機可以將錯誤信息匯報給上游，從而讓上游的路由器和主機進行調整，需要主要的是，ICMP只提供特定類型的錯誤匯報，它不能幫助IP協議成為”可靠（reliable）”的協議。另一類信息是咨詢性質的，比如某臺計算機詢問路徑上的每個路由器都是誰，然后各個路由器同樣用ICMP包回答。

　　備注：ICMP基于IP協議，也就是說，一個ICMP包需要封裝在IP包中，然后在互聯網傳送.ICMP是IP套裝的必須部分，也就是說，任何一個支持IP協議的計算機，都要實現ICMP.

　　ICMP包的結構：

　　有點復雜，但是那是注釋，內容不復雜，下面看我給大家一一道來：

　　ICMP包都會有Type，Code，Checksum三部分.Type標識ICMP包的大的類型，而Code是一個Type之內細分小類型。針對不同的錯誤信息或者資訊信息，會有不同的Type和Code.從上面我們可以看出，ICMP支持的類型非常多，由多種多樣的功能.Checksum 與IP協議的header Checksum相類似，但與IP協議中checksum只校驗頭部不同，這里的Checksum所校驗的是整個ICMP包（包括頭部和數據）

　　余下的ICMP包格式根據不同的類型不同。另一方面，ICMP包通常是由某個IP包觸發的。這個觸發IP包的頭部和一部分數據會被包含在ICMP包的數據部分。

　　ICMP協議是實現ping命令和traceroute命令的基礎。這兩個工具常用于網絡排錯。

　　常見的ICMP包類型

　　回音（Echo）屬于資訊信息.ping命令就是利用了該類型的ICMP包。當使用ping命令的時候，將向目標主機發送Echo-詢問類型的ICMP包，而目標主機在接收到該ICMP包之后，會回復Echo-回答類型的ICMP包，并將詢問ICMP包包含在數據部分.ping命令是我們進行網絡排查的一個重要工具。例如一個IP地址可以通過ping命令收到回復，那么其他的網絡協議通信方式也很有可能成功。

　　源頭冷卻（source quench）屬于錯誤消息。如果某個主機快速的向目的傳送數據，而目的地主機沒有匹配的處理能力，目的主機可以向出發主機發出給類型的ICMP包，提醒出發主機放慢發送速度。

　　目的地無法到達（Destination Uncreachale）屬于錯誤信息。如果一個路由器接收到一個沒辦法進一步接力的IP包，它會想出發主機發送該類型的ICMP包。比如當IP包到達最后一個路由器，路由器發現目的地主機down機，就會向出發主機發送目的地無法到達（Destinaton Unreacherable）類型的ICMP包。目的地無法到達還有其他可能的原因，比如不存在接力路徑，比如不被接收的端口號等等。

　　超時（Time Exceded）屬于錯誤信息.IPV4中的Time to Live（TTL）和IPV6中的Hop Limit會隨著經過的路由器而遞減，當這個區域值減為0時，就認為該IP包超時（Time Exceeded）.Time Exceeded就是TTL減為0時路由器發給出發地主機的ICMP包，通知它發生了超時錯誤。

　　traceroute就利用了這種類型的ICMP包.traceroute命令用來發現IP接力路徑上的各個路由器。它向目的地發送IP包，第一次的時候，將TTL設為1，引發第一個路由器的Time Exceeded錯誤。這樣，第一個路由器恢復ICMP包，從而讓出發主機知道途徑的第一個路由器的信息。隨后TTL被設置為2，，3，4.。。直到到達目的主機。這樣，沿途的每個路由器都會向出發主機發送ICMP包來匯報錯誤.traceroute將ICMP包的信息打印在屏幕上，就是接力路徑的信息了。

　　重新定向（redirect）屬于錯誤信息。當一個路由器收到一個IP包，對照其routing table，發現自己不應該受到該IP包，它會向出發主機發送重新定向類型的ICMP，提醒出發主機修改自己的routing table.比如下面的網絡：

　　假如145.1發送到145.15的IP包，結果被中間的路由器通過145.17的NIC收到。那么路由器就會發現，根據自己的routing table，這個IP包要原路返回。那么router就可以判斷出145.1的routing table可能有問題。所以路由器會向145.1發送redirect類型的ICMP包。

　　IPV6的Neighbor Discovery

　　ARP協議用于發現周邊的IP地址和MAC地址的對應。然而，ARP協議只用于IPV4，IPV6并不使用ARP協議.IPV6包通過鄰居探索（ND，Neighbor Discovery）來實現ARp的功能.ND的工作方式與ARP類型，但它基于ICMP協議.ICMP包郵Neighbor Solicitatin 和Neighbor Advertisement類型。這兩個類型分別對應ARP協議的詢問和回復信息。

　　ICMP協議的作用是什么？

　　ICMP協議主要用來檢測網絡通信故障和實現鏈路追蹤，最典型的應用就是PING和tracerooute。

　　PING：

　　通過發送回送請求報文和回送回答報文來檢測源主機到目的主機的鏈路是否有問題，目的地是否可達，以及通信的延遲情況。

　　traceroute：

　　通過發送探測報文來獲取鏈路地址信息。第一個探測報文TTL為1，到達第一個路由器時，TTL減1為0所以丟掉這個探測包，同時向源主機發回ICMP時間超過報文，這時源主機就獲得了第一個路由器的IP地址；接著源主機發送第二個探測報文，TTL增1為2，到達第一個路由器TTL減1為1并轉發探測包到第二個路由器，這時TTL減1為0，丟掉這個探測包并向源主機發回ICMP時間超過報文，源主機就獲得了第二個路由器的IP地址；以此類推，直到探測報文到達traceroute的目的地，這時源主機就獲得了到目的地的每一跳路由的IP地址。