ICMP协议与ICMP的应用

如果某个IP数据报无法到达目的地，或是某个路由器测试到网络拥挤影响到IP数据报的传递，或者是某个路由器没有足够的缓存来转发数据报，当这些情况发生时，就需要得到一份网络的反馈信息，来避免或纠正这类问题。 普通的IP数据报不能胜任这个职责，需要ICMP网际控制报文协议来完成这个任务。 很多网络连通性探测命令是利用ICMP报文实现的，如ping、tracert命令等。本论文利用cmd和wireshark-win32-1.4.1分析了ping命令和tracert命令的机制。 ICMP（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）是TCP/IP协议族的一个子协议，主要用于在IP层提供错误报告和控制信息。它不是直接用于用户数据传输，而是为IP层提供服务，帮助网络诊断和解决问题。当IP数据报在传输过程中遇到问题，如无法到达目的地、网络拥塞或路由器缓存不足等情况，ICMP协议会生成相应的控制报文，向源主机发送反馈信息。 ICMP报文结构包括一个64位的头部，其中包含8位的类型字段、8位的代码字段、16位的校验和以及32位的参数。这些字段用于定义不同的ICMP消息类型，如： - 类型0：回显应答，响应ICMP回显请求。 - 类型3：目标不可达，表明数据报无法送达目标主机或网络。 - 类型4：抑制报源，用于流量控制。 - 类型5：重定向路由，路由器建议发送者使用另一条路径。 - 类型8：回显请求，例如ping命令使用的请求报文。 - 类型9：路由器通知，路由器向主机发送其状态信息。 - 类型11：IP数据报TTL（Time To Live，生存时间）超时，表明数据报在网络中存活的时间已过。 - 类型12：IP数据报参数出错，指出数据报的头部有误。 - 类型13/14：时间戳请求和应答，用于网络测量。 - 类型15/16：信息请求和回答，用于获取特定信息。 - 类型17/18：地址掩码请求和应答，用于获取子网掩码信息。 ping命令是ICMP协议最常用的工具之一，用于检查网络连通性和测量数据包往返时间。它发送一个ICMP回显请求报文到目标主机，并等待ICMP回显应答报文的返回。ping命令的结果可以显示网络延迟，或者如果目标不可达或请求超时，也会给出相应的提示。命令选项如-t用于持续ping，-n设置发送请求的数量，-l指定发送缓冲区的大小，-f强制不分片等。 tracert（traceroute）命令则是通过发送具有不同TTL（生存时间）的ICMP回显请求报文来跟踪数据包从源到目的地经过的路由器路径。每次TTL增加1，直到达到目标，从而识别沿途的路由器节点。这有助于诊断路由问题和了解网络拓扑结构。 在进行网络诊断时，除了ping和tracert，还可以结合使用Wireshark这样的网络分析工具，捕获并分析网络数据包，以深入理解网络通信的细节。Wireshark允许用户查看每个ICMP报文的详细信息，包括其类型、代码、校验和以及附带的数据，这对于故障排查和性能优化非常有用。 ICMP协议是网络诊断和管理的重要工具，它提供了网络通信的反馈机制，帮助我们了解和解决网络连接问题。通过ping和tracert等命令，我们可以有效地监测网络状态，定位问题，确保网络的稳定运行。