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

kenson

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。
  

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）
  

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
Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
6 _7 S# J* h+ {+ hReply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
' |" F& N1 b8 L* D' R' }Reply from 10.4.24.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
9 n. @/ s8 e% b
7 Z# N! f" O9 a+ V" A. lPing statistics for 10.4.24.1:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
- M0 a9 U5 H7 p! c6 [; r2 [    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。
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。

我爱电子

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。。。

yn5920

还真开始啃tcp/ip协议了？这东西很复杂的。

kenson

yn5920 发表于 2015-4-5 14:28
还真开始啃tcp/ip协议了？这东西很复杂的。

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。

yn5920

kenson 发表于 2015-4-5 16:35
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 ...

绝对是大神的节奏。
+ [( D* c3 E+ r2 s
* Y; l, I+ f4 C% \7 Y' C, s, }

文句子

kenson 发表于 2015-4-5 16:35
7 C) F5 \# S- v& l% M/ D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 ...

TCP/IP是个大体量的协议簇，
- k9 T9 N: G- z8 Q! e, P! A$ |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。
我个人看法，
- s6 f! T. G/ R+ G9 j8 z. j没接触过通讯工程的，光链路层的内容看着都费劲。
有时候，理解工作原理也是需要一定的背景知识的。
/ X' B: z) r! ^* @" s% b4 N" D  l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……

: I6 F0 ?$ R/ c% e
+ D# h- a. P/ z4 @/ `7 \4 Q

kenson

yn5920 发表于 2015-4-5 20:51
! B$ y4 x; l/ @9 y绝对是大神的节奏。

! T0 N% i4 v* c* ?2 N! m* f$ J这不 敢当，路还有很长的路要走呢
- ^1 C2 o/ H$ x

kenson

文句子 发表于 2015-4-5 22:45
TCP/IP是个大体量的协议簇，
  M" R( m* c) \2 R  v! v  o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。
我个人看法， ...

& S  k2 Q& F+ `( q5 q" m8 N# q3 s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。
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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！~