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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。
    0 X; k+ ^+ X/ B. w) v0 G

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)0 d7 P. p) o! \

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. \# x, ]' w- K6 T- G: u) }
Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
: b/ ^4 r' q$ i1 ~Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
$ O& f# U4 M9 V& V& ]7 R* cReply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
& w% W9 {/ @* D  I9 q7 L$ @
# R6 E0 T2 ~5 e7 rPing statistics for 10.4.24.1:
8 M* _# N! v" ?  @' L" c    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),- Y5 K* B9 k0 b: f
Approximate round trip times in milli-seconds:3 w/ F! v' ~* X* c6 J- q! L
    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。
: A3 n# `& F- R" n3 e6 k- {/ mping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。

+ e$ x2 E) s0 i5 [# U( S


$ F- o5 i% U2 y$ [' P; O% j
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
9 G& ]( `: p; E6 B# ^' k还真开始啃tcp/ip协议了?这东西很复杂的。
3 l' B5 v) t! Z- J* Z  o
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。
' f: o: c. M. M! r4 @2 C# u: \5 W# ]% H# k, M
发表于 2015-4-5 20:51 | 显示全部楼层
kenson 发表于 2015-4-5 16:35
: R8 o* l3 L9 V+ N. \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 ...
$ s# J# N. s! D$ a' Q
绝对是大神的节奏。# m. _3 T' F) v- {4 v1 E& \
9 q0 E' l, Z' v+ `9 b7 V& C  o
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
% Q8 u! q* C- r0 G# s9 P9 k
kenson 发表于 2015-4-5 16:35, N) H" b4 `, i% E& Z' S, P2 c( m6 O
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 ...
; Z/ K& v- s/ C1 V( z9 Y: U3 e
TCP/IP是个大体量的协议簇,7 X+ b4 ^: N4 {7 u4 y) N
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。
% z) T7 ?# g- o我个人看法,  ]! r% s! [, L8 ^8 `4 J7 k
没接触过通讯工程的,光链路层的内容看着都费劲。' [/ f, z* D  B3 r0 K
有时候,理解工作原理也是需要一定的背景知识的。& x0 D3 s5 x0 v
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……
5 G2 g6 K+ @6 o6 P/ r/ G
3 |: H; c' j  {. g
$ l/ s" g8 A' S7 p
 楼主| 发表于 2015-4-6 07:48 | 显示全部楼层
yn5920 发表于 2015-4-5 20:51; {- A( `# _+ b, p
绝对是大神的节奏。

, I1 z) W7 v" `8 q这不 敢当,路还有很长的路要走呢7 z" j- Z! x7 k3 }
 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
$ q6 Q3 t" K- w: [/ j9 k* l+ E7 {TCP/IP是个大体量的协议簇,; k* u0 }# s7 }1 q  f0 {- e
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。
. E% I% j5 {# i( a( Y我个人看法, ...

5 P$ b* P7 l) B" }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。1 `1 [9 ?7 ]/ |8 ^" I0 t) }2 @
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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