ICMP协议 | Internet控制消息协议

简介

ICMP（Internet控制消息协议，Internet Control Message Protocol）是互联网协议族的一个子协议，用于在IP数据报网络中传递错误消息和操作控制信息。IP协议本身并没有提供可靠的错误处理机制，因此ICMP协议就是用来提供这种机制的，同时它也被用于执行诊断网络故障的操作。

功能

ICMP主要有以下功能：

• 错误报告：当IP层收到无法转发的分组时，将向发送主机发送一条ICMP差错报告。
• 路径MTU发现：用来自动适应网络的MTU，以防止IP分组太大而导致在网络中被分片，从而带来额外的开销和降低系统性能。
• ping测试：使用ICMP Echo请求和Echo响应报文进行通信测试。
• Traceroute测试：使用ICMP报文测量IP网络上的路由性能。

报文格式

ICMP报文的格式如下：

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     Type      |     Code      |          Checksum             |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                             Data                              |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Type：指示ICMP报文的类型，范围从0到255，这个字段是必须的。
• Code：该字段提供了更多有关与ICMP消息相关的类型信息，它用于细化消息类型，使之更具体。如果Type字段为0，那么该字段在大多数情况下被设置为0。该字段是可选的。
• Checksum：16位校验和字段，用于检测报文的完整性。
• Data：ICMP数据字段，可能包含了附加的信息，例如错误的IP数据报或ping响应数据。

示例

以下是用Python发送ICMP Ping请求的示例代码：

import os, sys
import struct
import select
import time
import socket

ICMP_ECHO_REQUEST = 8

def checksum(string):
    csum = 0
    countTo = (len(string) / 2) * 2
    count = 0
    while count < countTo:
        thisVal = ord(string[count+1]) * 256 + ord(string[count])
        csum = csum + thisVal
        csum = csum & 0xffffffffL
        count = count + 2

    if countTo < len(string):
        csum = csum + ord(string[len(string) - 1])
        csum = csum & 0xffffffffL

    csum = (csum >> 16) + (csum & 0xffff)
    csum = csum + (csum >> 16)
    answer = ~csum
    answer = answer & 0xffff
    answer = answer >> 8 | (answer << 8 & 0xff00)
    return answer

def receiveOnePing(mySocket, ID, timeout, destAddr):
    timeLeft = timeout

    while 1:
        startedSelect = time.time()
        whatReady = select.select([mySocket], [], [], timeLeft)
        howLongInSelect = (time.time() - startedSelect)
        if not whatReady[0]:
            return "Request timed out."

        timeReceived = time.time()
        recPacket, addr = mySocket.recvfrom(1024)

        # Fetch the ICMP header from the IP packet
        icmpHeader = recPacket[20:28]

        type, code, checksum, packetID, sequence = struct.unpack(
            "bbHHh", icmpHeader)

        if packetID == ID:
            bytesInDouble = struct.calcsize("d")
            timeSent = struct.unpack("d", recPacket[28:28 + bytesInDouble])[0]
            return timeReceived - timeSent

        timeLeft = timeLeft - howLongInSelect
        if timeLeft <= 0:
            return "Request timed out."

def sendOnePing(mySocket, destAddr, ID):
    myChecksum = 0
    header = struct.pack("bbHHh", ICMP_ECHO_REQUEST, 0, myChecksum, ID, 1)
    data = struct.pack("d", time.time())

    myChecksum = checksum(header + data)

    # Put the checksum back into the packet, and create the final packet
    header = struct.pack("bbHHh", ICMP_ECHO_REQUEST, 0, socket.htons(myChecksum), ID, 1)
    packet = header + data

    mySocket.sendto(packet, (destAddr, 1))

def doOnePing(destAddr, timeout):
    icmp = socket.getprotobyname("icmp")

    # create a socket object
    mySocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, icmp)

    myID = os.getpid() & 0xFFFF

    sendOnePing(mySocket, destAddr, myID)
    delay = receiveOnePing(mySocket, myID, timeout, destAddr)

    mySocket.close()
    return delay

def ping(host, timeout=1):
    destAddr = socket.gethostbyname(host)
    print("Pinging " + destAddr + " using Python:")
    print("")
    while True:
        delay = doOnePing(destAddr, timeout)
        print(delay)

        time.sleep(1)

        if KeyboardInterrupt:
            break

    return delay

这是一个简单的Ping程序，它连接到目标主机，并使用ICMP协议发送数据包。可以使用此程序测试到目标主机的连接性，并获得往返延迟时间。