ICMP

网络层中最重要的协议是IP协议，我们已经通过前面的章节了解了IP协议。IP协议的一个重要补充协议是ICMP协议。ICMP（Internet Control Message Protocol）介于网络层和传输层的协议。它的用于传输网络诊断信息

ICMP协议

ICMP传输的信息可以分为两类，一类信息可用来诊断网络故障。我们已经知道，IP协议的工作方式是"我尽力"，如果IP包没有被传送到目的地，或者IP包发生错误，IP协议本身不会做进一步的努力。但上游发送IP包的主机和接力的路由器并不知道下游发生了错误和故障，它们可能继续发送IP包。通过ICMP包，下游的路由器和主机可以将错误信息汇报给上游，从而让上游的路由器和主机进行调整。由于ICMP只提供特定类型的错误汇报，而不会真正纠错，所以它不能帮助IP协议成为"可靠"（reliable）的协议。另一类信息是咨询（Informational）性质的，比如某台计算机询问路径上的每个路由器都是谁，然后各个路由器同样用ICMP包回答。

ICMP协议基于IP协议。也就是说，一个ICMP包需要封装在IP包中，然后在互联网传送。ICMP是IP套装的必须部分，也就是说，任何一个支持IP协议的计算机，都要同时支持ICMP。

ICMP包都会有类型（Type），代码（Code）和校验码（Checksum）三部分。

• 类型表示ICMP包的大的类型
• 代码是一个类型之内细分的小类型。针对不同的错误信息或者咨询信息，会有不同的类型和代码。从上面我们可以看到，ICMP支持的类型非常多，就好像瑞士军刀一样，有各种各样的功能。
• 校验码与IP协议的头部校验码相类似，但与IP协议中校验码只校验头部不同，ICMP的校验码所校验的是整个ICMP包，也就是说包括头部和数据。

ping和traceroute这两个运维常用于网络排错的命令就是基于ICMP的~

ICMP类型

Echo

这个名字好像源自古希腊神话，是一个女孩的名字，具体故事就不说了，总之是一段凄美伤感的故事~

回音（Echo）属于咨询信息。ping命令就是利用了该类型的ICMP包。当使用ping命令的时候，将向目标主机发送Echo询问类型的ICMP包，而目标主机在接收到该ICMP包之后，会回复Echo回答类型的ICMP包，并将询问ICMP包包含在数据部分。ping命令是我们进行网络排查的一个重要工具。如果一个IP地址可以通过ping命令收到回复，那么其他的网络协议通信方式也很有可能成功。

可以通过抓到的包看到，确实如此，发送方icmp中数据和接收方返回的是一样的

发送

返回

Source Quench

源头冷却（source quench）属于错误信息。如果某个主机快速的向目的地传送数据，而目的地主机没有匹配的处理能力，目的地主机可以向出发主机发出该类型的ICMP包，提醒出发主机放慢发送速度："请对我温柔一点吧"。

Destination Unreachable

这个信息运维绝对都见过，目的地无法到达（Destination Unreachable）属于错误信息。如果一个路由器接收到一个没办法进一步接力的IP包，它会向出发主机发送该类型的ICMP包。比如当IP包到达最后一个路由器，路由器发现目的地主机无法正常工作，就会向出发主机发送目的地无法到达（Destination Unreachable）类型的ICMP包。目的地无法到达还可能有其他的原因，比如不存在接力路径，比如不被接收的端口号等等。

Time Exceeded

超时（Time Exceeded）属于错误信息。IPv4中的存活时间（Time to Live，TTL）和IPv6中的最大中继数（Hop Limit)会随着经过的路由器而递减，当这个区域值减为0时，就认为该IP包超时（Time Exceeded）。如果超时，路由器将发给出发主机的超时类型的ICMP包，通知主机发生了超时错误。 traceroute就利用了这种类型的ICMP包。traceroute命令用来发现IP接力路径(route)上的各个路由器。它向目的地发送IP包，第一次的时候，将TTL设置为1，引发第一个路由器的超时错误。这样，第一个路由器回复ICMP包，从而让出发主机知道途径的第一个路由器的信息。随后TTL被设置为2、3、4、……，直到到达目的主机。这样，沿途的每个路由器都会向出发主机发送ICMP包来汇报错误。traceroute将ICMP包的信息打印在屏幕上，就是接力路径的信息了。

Redirect

重定向（redirect）属于错误信息。当一个路由器收到一个IP包，对照其路由表，发现自己不应该收到该IP包，它会向出发主机发送重新定向类型的ICMP，提醒出发主机修改自己的路由表。比如，192.168.0.5将本应发给192.168.0.9的icmp包发到了，192.168.0.1，此时192.168.0.1就会返回一个重新定向类型的ICMP包给192.168.0.5。

Neighbor Discovery(IPv6)

解释邻居搜索(Neighbor Discovery)前，需要先说下ARP，ARP协议用于发现周边的IP地址和MAC地址的对应。然而，ARP协议只用于IPv4，IPv6并不使用ARP协议。IPv6包通过邻居搜索（ND, Neighbor Discovery）来实现ARP的功能。ND的工作方式与ARP类似，但它基于ICMP协议。ICMP包有邻居询问（Neighbor Solicitation）和邻居答复（Neighbor Advertisement）类型。这两个类型分别对应ARP协议的询问和回复信息。

总结

ICMP协议是IP协议的排错帮手，它可以帮助人们及时发现IP通信中出现的故障。基于ICMP的工具ping和traceroute也构成了重要的网络诊断工具。然而，需要注意的是，尽管ICMP的设计是出于好的意图，但ICMP却经常被黑客借用进行网络攻击，比如利用伪造的IP包引发大量的ICMP回复，并将这些ICMP包导向受害主机，从而形成拒绝服务攻击（Denial-of-Service attack）。而重新定向类型的ICMP包可以引起某个主机更改自己的路由表，所以也被用作攻击工具。许多站点选择忽视某些类型的ICMP包来提高自身的安全性。