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计算机网络基础(七)—网络层-ICMP协议


文章内容概览

计算机网络基础(七)---网络层-ICMP协议 1

ICMP协议详解

网际控制报文协议(Internet Control Message Protocol)该协议主要是用于辅助IP协议进行数据传输的ICMP协议可以报告错误信息或者异常情况

ICMP的报文数据是通过封装在IP数据报中进行数据传输的。ICMP的报文分为两个部分:ICMP报文首部和ICMP报文数据

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ICMP报文首部

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类型:主要指的是ICMP报文的种类(主要有两大类,后边会进行说明)代码:主要是指,不同的ICMP报文种类具体有哪些错误校验和:主要是校验报文在整个传输中,是否存在错误

在前边介绍IP协议首部中,有一个8位协议,它表明的是IP数据所携带的具体数据是什么协议的。ICMP的字段值为1

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如果IP协议传输的数据是ICMP数据的话,那么,将会在协议中写入1

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ICMP协议报文的两个种类

差错报告报文

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网络不可达:IP地址可以表示一个网络,当主机号全为0时就表示的是某一个网络,如果整个网络不可达,就会报告一个类型为3,具体代码为0的ICMP协议报文主机不可达:如果计算机A要和计算机B进行通信,而计算机B是关机的状态,就会出现主机不可达的情况网络重定向:传输给某一个网络的数据,可能不能走该网络了,需要进行重定向主机重定向:如果发送的报文,主机告知不能处理,请发送到另外一个主机

询问报文

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回送请求或应答:主要是验证网络是否通。假设计算机A要和计算机B进行通信,A会发送一个空的数据给B,如果B收到,就给一个回应时间戳请求或应答:当需要进行时间同步时,会用到这个

ICMP协议的应用

Ping应用

在前边的文章中有使用到ping命令来查看网络的响应时间和TTL。这部分主要是介绍ping的原理是什么

ping应用主要是使用ICMP的询问报文,它会发送回送请求或应答类型的报文。当使用ping命令的时候,它首先会组装一个IP协议的报文,然后在IP的数据报中组装ICMP的询问报文,然后通过数据链路层发送出去,这个就是ping应用的原理

通常我们会使用ping命令来查看本地的网络是否通,或者网络质量是怎么样的。平时在家中,如何出现网络故障,我们也会使用ping命令来进行排查

第一步会先ping本地回环地址127.0.0.1(如果没有返回,说明协议栈有问题,这个时候可能需要重装系统,或重新安装协议栈)如果上一步正常返回,则ping网关地址(也就是路由器地址)。如果计算机是处于内网的话,一般就是ping 192.168.0.1或者ping 192.168.1.1。如果上一步ping网关也是通的,说明本机到路由器是通的,如果不通,说明网线或者wifi是有问题的如果ping网关是通的,则ping远端地址(比如百度)。如果不通,则说明在你家到ISP之间网络是故障的,这个时候就需要联系电信或移动或联通

Traceroute应用

Traceroute可以探测IP数据报在网络中走的路径,在IP协议详解“这篇文章中,有介绍到计算机是连接在虚拟互联网络中的,我们并不关心数据报在网络中经过了哪些路径。但是,如果需要对网络故障进行排查的话,Traceroute应用可以提供更高级的功能,使我们更了解网络是怎么样的

Traceroute应用原理

在前边介绍IP首部时,首部里边有一个TTL,表明IP数据报文在网络中的寿命,每经过一个设备,TTL减1,当TTL为0时,网络设备必须丢弃该报文

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当TTL为0时,网络设备必须丢弃该报文。但是,并没有告诉丢弃的时候应该怎么处理。了解了ICMP报文之后可以知道,如果网络设备要丢弃报文,将会发送一个ICMP终点不可达差错报文。也就是说,它会报告一个错误,告诉源端主机,报文传输发生了错误,这样源主机才会察觉到问题。下边是一个例子

借助前边用到的一个图,该图指示了从计算机A到计算机B的网络走向,前边的文章中提到,数据报文是一跳一跳的传输的,因此它会先后跳到中型网络=》大型网络=》中型网络=》小型网络=》计算机B。

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Traceroute应用巧妙的应用了ICMP差错不可达报文的作用,为了探测数据报走过的路径,它首先会封装一个TTL为1的IP报文。在上图中,计算机A发送了一个TTL为1的报文之后,到达中型网络之后就会发现TTL为0了,此时就会往源机器(也就是A)发出一个ICMP差错不可达报文。此时,计算机A会记录该中型网络的IP。此时Traceroute会再封装一个TTL为2的请求报文,当数据到达大型网络之后,TTL为0了。大型网络会丢弃该报文,并且向源机器发出一个ICMP差错不可达报文。此时计算机A又会记录大型网络的IP。TTL会依次的增加,直到收到了正常的回应,表示说计算机A发送的报文,已经被B收到了。此时,计算机A已经收到了所有的路径机器的信息,此时就可以输出数据报在网络中走过的路径了

因此,Traceroute应用巧妙的应用了ICMP差错不可达报文的作用,每次将TTL加1,直到到达目标机器,记录经过的每一个机器的IP,因此来获取路径。这就是Traceroute应用的原理

看一波实际操作,在windows中可以使用tracert+域名/IP的命令来查看输出。Mac中有自带的工具可以使用

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首先是可以看到百度的地址为:182.61.200.7。然后packets下边第一跳就是我的内网路由器地址192.168.0.1。第二跳来到的是113.45.64.1,这个应该就是小区的内网IP。后边的每一跳所经过的IP,可以直接在百度上搜一下是哪里的IP

如果想看到更加详细的跨省路径,可以追踪访问github.com,因为这个服务器在美国,所以会比较慢

在快速变化的技术中寻找不变,才是一个技术人的核心竞争力。知行合一,理论结合实践

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