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TCP/IP详解学习笔记(4)-ICMP协议,ping和Traceroute

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发表于 2015-4-4 14:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.IMCP协议介绍

前面讲到了,IP协议并不是一个可靠的协议,它不保证数据被送达,那么,自然的,保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP(网络控制报文)协议。

当传送IP数据包发生错误--比如主机不可达,路由不可达等等,ICMP协议将会把错误信息封包,然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会,这 也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。ICMP数据包由8bit的错误类型和8bit的代码和16bit的校验和组成。而前 16bit就组成了ICMP所要传递的信息。书上的图6-3清楚的给出了错误类型和代码的组合代表的意思。

尽管在大多数情况下,错误的包传送应该给出ICMP报文,但是在特殊情况下,是不产生ICMP错误报文的。如下

  • ICMP差错报文不会产生ICMP差错报文(出IMCP查询报文)(防止IMCP的无限产生和传送)
  • 目的地址是广播地址或多播地址的IP数据报。
  • 作为链路层广播的数据报。
  • 不是IP分片的第一片。
  • 源地址不是单个主机的数据报。这就是说,源地址不能为零地址、环回地址、广播地 址或多播地址。2 j! R8 r+ b, u

虽然里面的一些规定现在还不是很明白,但是所有的这一切规定,都是为了防止产生ICMP报文的无限传播而定义的。

ICMP协议大致分为两类,一种是查询报文,一种是差错报文。其中查询报文有以下几种用途:

  • ping查询(不要告诉我你不知道ping程序)
  • 子网掩码查询(用于无盘工作站在初始化自身的时候初始化子网掩码)
  • 时间戳查询(可以用来同步时间)* r5 e, L7 R9 D' z% a' `. O3 ]3 ^

而差错报文则产生在数据传送发生错误的时候。就不赘述了。

2.ICMP的应用--ping

ping可以说是ICMP的最著名的应用,当我们某一个网站上不去的时候。通常会ping一下这个网站。ping会回显出一些有用的信息。一般的信息如下:

Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255/ o. a3 n0 }5 e: O
Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=2552 T7 A8 g/ ~8 b) w$ _4 l
Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=2557 v( |3 A1 [  c/ L+ u: h, X
Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
( D# P- V2 w8 ~' c. r
( U" N2 s$ X, F3 V0 s9 oPing statistics for 10.4.24.1:
8 Q4 g3 A4 e& o- O  f7 G    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
7 a$ F" C$ a3 L# d2 ?  l, p" sApproximate round trip times in milli-seconds:! K$ a+ Q  B2 g0 A* p
    Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

ping这个单词源自声纳定位,而这个程序的作用也确实如此,它利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。原理是用类型码为0的ICMP发请 求,受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。ping程序来计算间隔时间,并计算有多少个包被送达。用户就可以判断网络大致的情况。我们可以看到, ping给出来了传送的时间和TTL的数据。我给的例子不太好,因为走的路由少,有兴趣地可以ping一下国外的网站比如sf.net,就可以观察到一些 丢包的现象,而程序运行的时间也会更加的长。& X) \' N6 L6 H  K) q
ping还给我们一个看主机到目的主机的路由的机会。这是因为,ICMP的ping请求数据报在每经过一个路由器的时候,路由器都会把自己的ip放到该数 据报中。而目的主机则会把这个ip列表复制到回应icmp数据包中发回给主机。但是,无论如何,ip头所能纪录的路由列表是非常的有限。如果要观察路由, 我们还是需要使用更好的工具,就是要讲到的Traceroute(windows下面的名字叫做tracert)。

3.ICMP的应用--Traceroute

Traceroute是用来侦测主机到目的主机之间所经路由情况的重要工具,也是最便利的工具。前面说到,尽管ping工具也可以进行侦测,但是,因为ip头的限制,ping不能完全的记录下所经过的路由器。所以Traceroute正好就填补了这个缺憾。

Traceroute的原理是非常非常的有意思,它受到目的主机的IP后,首先给目的主机发送一个TTL=1(还记得TTL是什么吗?)的UDP(后面就 知道UDP是什么了)数据包,而经过的第一个路由器收到这个数据包以后,就自动把TTL减1,而TTL变为0以后,路由器就把这个包给抛弃了,并同时产生 一个主机不可达的ICMP数据报给主机。主机收到这个数据报以后再发一个TTL=2的UDP数据报给目的主机,然后刺激第二个路由器给主机发ICMP数据 报。如此往复直到到达目的主机。这样,traceroute就拿到了所有的路由器ip。从而避开了ip头只能记录有限路由IP的问题。

有人要问,我怎么知道UDP到没到达目的主机呢?这就涉及一个技巧的问题,TCP和UDP协议有一个端口号定义,而普通的网络程序只监控少数的几个号码较 小的端口,比如说80,比如说23,等等。而traceroute发送的是端口号>30000(真变态)的UDP报,所以到达目的主机的时候,目的 主机只能发送一个端口不可达的ICMP数据报给主机。主机接到这个报告以后就知道,主机到了,所以,说Traceroute是一个骗子一点也不为过:)

Traceroute程序里面提供了一些很有用的选项,甚至包含了IP选路的选项,请察看man文档来了解这些,这里就不赘述了。


9 G6 W0 ]. t( V6 G' B. L+ y


7 L) M1 d  r% k6 Q' u
发表于 2015-4-5 10:09 | 显示全部楼层
这东西反正俺是弄不明白,也看不明白,。还是你们高手来研究吧。。。
发表于 2015-4-5 14:28 | 显示全部楼层
还真开始啃tcp/ip协议了?这东西很复杂的。
 楼主| 发表于 2015-4-5 16:35 | 显示全部楼层
yn5920 发表于 2015-4-5 14:28
  c& d9 g: G! l: S3 S% I  P8 d还真开始啃tcp/ip协议了?这东西很复杂的。

, U8 }6 |9 p! B, V+ ?是的,TCP其实真的不需要全部都搞,但要先明白其工作原理,还有现在TCP/IP都有IC了,想用wifi之类的都要明白这些东西,不前进就后退了。2 C5 t) \4 m  Q, [) T' q/ m
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发表于 2015-4-5 20:51 | 显示全部楼层
kenson 发表于 2015-4-5 16:35
% L6 a: n5 m* K6 x是的,TCP其实真的不需要全部都搞,但要先明白其工作原理,还有现在TCP/IP都有IC了,想用wifi之类的都要 ...
- y7 c7 U5 Y0 s$ A  o
绝对是大神的节奏。
1 h/ W+ }1 Z# ~- H2 h
0 p1 ?% z  Q6 b+ v% K. n- O( c! U
发表于 2015-4-5 22:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 文句子 于 2015-4-5 22:47 编辑 " i; X) u$ I9 v% b  j
kenson 发表于 2015-4-5 16:35- d  v9 o8 M+ ?1 B, Z7 |
是的,TCP其实真的不需要全部都搞,但要先明白其工作原理,还有现在TCP/IP都有IC了,想用wifi之类的都要 ...

5 [0 w, X9 B- W- x6 @/ d# ?7 A, f) t2 MTCP/IP是个大体量的协议簇,
9 _: u) @! f8 a! f$ h5 T对个人而言,那怕全部稍微了解的话,一般也只适合写标准了。% S8 V/ S' w* P: ^' T
我个人看法,8 [7 k0 }7 G* n7 Q# K% B
没接触过通讯工程的,光链路层的内容看着都费劲。( O  y2 v; L  C7 j, f% l  ^  J
有时候,理解工作原理也是需要一定的背景知识的。  Q3 X) j  k/ u" s: x' L/ d
以前好多招聘信息,经常看见“熟悉TCP/IP协议”赫然在列,看着都肝颤……
* B  E. t" d* [" }+ ~: Q1 S3 }1 V  r/ Z0 I4 `! a3 s4 D

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 楼主| 发表于 2015-4-6 07:48 | 显示全部楼层
yn5920 发表于 2015-4-5 20:512 o; a: G' p5 z' e6 D% [
绝对是大神的节奏。

9 K0 q2 `7 |- A  A+ p1 O* b! E这不 敢当,路还有很长的路要走呢
" O2 E- m3 \# n" D3 j1 f
 楼主| 发表于 2015-4-6 07:52 | 显示全部楼层
文句子 发表于 2015-4-5 22:45
9 P  s0 `6 e( j0 v+ i. {+ K) W. ?1 UTCP/IP是个大体量的协议簇,
* e# y* a+ f. Z对个人而言,那怕全部稍微了解的话,一般也只适合写标准了。  a8 ?& t9 i& g
我个人看法, ...

; t2 y& w9 @# W0 @( F4 Z我以前也怕看这个,但不看不行但看了其实也没什么看你能不能静下心来,说实话我也加入物联网上了,之前也一值看电力载波之类的东西,不管用在那都有用,电力载波也是基于TCP/IP的。' e  l' z0 v# }' Z
发表于 2015-4-6 14:06 | 显示全部楼层
这玩意大概看下就OK,现成的系统现成的协议已经很成熟了,直接拉来用就OK!~

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