ICMP协议

ICMP（Internet Control Message Protoco）Internet控制报文协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制信息，是一个TCP/IP协议。该协议是用来检测网络传输的问题，相当于维修人员的工具。

ICMP协议的定位

在TCP/IP四层模型中，网络协议栈自顶向下分为应用层、传输层、网络层和数据链路层。

其中应用层最典型的协议有HTTP、HTTPS和DNS等，传输层最典型的协议有TCP和UDP，网络层最典型的协议就是IP，数据链路层最典型的协议就是MAC帧协议，但实际网络层还有两种协议叫做ICMP和IGMP。

ICMP、IGMP和IP协议虽然都属于网络层的协议，但ICMP协议和IGMP协议属于IP的上层协议。

• 也就是说，IP的上层协议不一定就直接是传输层的协议，IP的上层协议有可能也属于网络层的协议，但就是位于IP的上层。
• 与之类似的，数据链路层当中的ARP协议和RARP协议，这两个协议虽然与MAC帧协议都属于数据链路层，但这两个协议属于MAC帧的上层协议。

ICMP功能

ICMP的主要功能包括：

• 确认IP包是否成功到达目标地址。
• 通知在发送过程中IP包丢弃的原因。
• ICMP只能搭配IPv4使用，如果是IPv6的情况下，需要使用ICMPv6。

举个例子

比如当主机A在向主机B发送数据的过程中，主机B因为某些原因已经离线了。

当发送的数据包到达主机B所在局域网的入口路由器时，入口路由器为了获得主机B的MAC地址，于是会向主机B发送ARP请求包，但由于主机B已经离线了，因此路由器在多次发送ARP请求包而得不到响应后，就会返回一个ICMP Destination Unreachable的包给主机A，此时主机A就知道自己发送的数据无法到达主机B。
 

ICMP协议格式

ICMP协议格式如下：

ICMP大概分为两类报文。

• 一类是通知出错原因的。
• 一类是用于诊断查询的。

ICMP包常见类型如下：

ping命令

ping命令是基于ICMP协议实现的，通常用于测试本地主机与另一台主机之间的通信信道是否正常。

例如，使用ping www.baidu.com命令，测试本地主机与百度服务器之间的通信信道是否正常。

 

• 注意，此处ping的是百度的域名，该域名会由DNS解析成IP地址。
• ping命令不仅能验证网络的连通性，同时也会统计响应时间和TTL（IP包中的Time To Live，生存时间）。
• ping命令会先发送一个ICMP Echo Request给对端。
• 对端接收到之后，会返回一个ICMP Echo Reply。

一个值得注意的坑

telnet对应的端口号是23，ssh对应的端口号是22，那ping对应的端口号是多少？ 

这是问问题的人设的一个圈套，ping命令是基于网络层的ICMP协议，而端口号是属于传输层的内容，因此ICMP协议根本就不关心端口号这样的信息。

因此，ping命令实际是绕过了传输层的，在Linux当中实际也有绕过传输层的一套网络编程接口，叫做原生套接字。

traceroute命令

traceroute命令也是基于ICMP协议实现的，traceroute命令可以遍历数据包传送到目标主机所经过的所有路由器。 

 例如，使用traceroute www.baidu.com命令，遍历数据包传送到百度服务器所经过的所有路由器。

 

原理简述：

• traceroute命令底层实际是通过增加存活时间（TTL）值来实现的。
• 因为每当数据包经过一个路由器，其TTL值就会减1，当TTL值减为0时对应路由设备就会将该数据包丢弃，并传送一个ICMP TTL数据包给发送主机。
• 因此traceroute命令底层可以发出多个数据包，并给这些数据包设置不同的TTL值，最后该主机就能够得到一连串的数据包路径。

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参考文献：

http://t.csdn.cn/1HUnz