第九章差錯控制報文ICMPInternetControlMessageProtocol（RFC792）標(biāo)準(zhǔn)RFC792InternetControlMessageProtocol，1981RFC1256ICMPRouterDiscoveryMessages，19912/1/20232頁9.1引言IP協(xié)議(網(wǎng)際協(xié)議）只有一種報文格式－－IP報文；功能：傳遞上層數(shù)據(jù)；缺乏：應(yīng)付可能出現(xiàn)差錯的能力。(哪些差錯？)ICMP協(xié)議IP的輔助協(xié)議，所有TCP/IP協(xié)議都必須實現(xiàn)；為IP提供差錯報告機(jī)制；同時為其它層（TCP/UDP、應(yīng)用）提供輔助功能。2/1/20233ICMP的位置IGMPICMPIPARPRARP網(wǎng)際協(xié)議層ICMP報文IP數(shù)據(jù)IP首部幀數(shù)據(jù)幀首部幀尾部2/1/202349.2EffectsofICMPReportIPtransmissionerrorWhenevertheIPpacketwillbediscarded，theICMPdatagramisgenerated.CooperationamongHostsandGatewaysProblemsWhatactionshouldbetaken,IftheerroriscausedbyICMPdatagram?WheretheICMPwillreport?WhatactionshouldbetakenifaentityreceivedaICMPthatreportaerror?2/1/202359.3EncapsulationofICMP45TOSTotalLength1234500TTL1HCSSourceIPAddressDestinationIPAddressICMPdatagramEncapsulatedintodataareaofIPpacketICMPdatagramisdirectlysenttospecifieddest-IPSameunreliableasIPtransmission2/1/202369.3EncapsulationofICMPWhenerroroccurinIPentity，IPentitywillrequesttheICMPentitytosendanICMPdatagramtoreporttheerror.UpperlayerwillalsorequestICMPentitytosendanICMPdatagramtodosomethingICMP網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議1功能調(diào)用協(xié)議接口TCP/UDPx2/1/202379.4ICMP報文格式Type：ICMP的類型Code：類型的進(jìn)一步信息CheckSum：報文校驗碼數(shù)據(jù)區(qū)：報文數(shù)據(jù)信息081631TypeCodeCheckSumICMP數(shù)據(jù)區(qū)ICMP報文一般格式2/1/20238類型代碼-----（見教材P90）TypeDescription0EchoResponse3DestinationUnreachable4SourceQuench5Redirection8EchoRequest9RouterAdvertisement10RouterSolicitation11DatagramTimeout（TTL＝0)12DatagramParameterError13TimestampRequest14TimestampResponse15InformationRequest（outofdate）16InformationResponse（outofdate）17AddressMaskRequest18AddressMaskResponse可達(dá)性測試報告無法找到目的抑制源站發(fā)送路由已發(fā)生改變路由器間協(xié)調(diào)過長路由報文格式錯對時、時間同步掩碼維護(hù)2/1/202399.5ICMP產(chǎn)生與處理測試可達(dá)性：Echo路由問題：目的站不可達(dá)、路由重定向路由器間協(xié)調(diào)：通告、請求擁塞控制：源站抑制過長路由、報文格式錯時間同步掩碼維護(hù)2/1/2023109.5.1可達(dá)性測試測試是否可達(dá)目的站的有效工具。IPICMPPing應(yīng)用TCPUDPIPICMP請求/響應(yīng)0or80校驗和報文標(biāo)識符（整數(shù)）順序號可選數(shù)據(jù)2/1/2023119.5.2目的站不可達(dá)不可達(dá)有多種可能性IP在投遞數(shù)據(jù)報，出現(xiàn)無法投遞時，則丟棄報文，并產(chǎn)生ICMP報文，通知源站Code部分指出出錯原因IP報文首部和IP數(shù)據(jù)供源站分析出錯的情況3(0-12)校驗和0x00000000IP報文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit2/1/202312不可達(dá)出錯原因CodeDescription0網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)：如路由出現(xiàn)暫時中斷1主機(jī)不可達(dá)：如主機(jī)或線路出現(xiàn)暫時故障2協(xié)議不可達(dá)：目的站中未建立指定的SAP3端口不可達(dá)：TCP、UDP未建立的Port號4分片問題：報文不分片，但遇到小的MTU5源路由失?。簢?yán)格源路由不連續(xù)，等6目的網(wǎng)絡(luò)未知：選路表中無此路由項7目的主機(jī)未知：如發(fā)現(xiàn)目的IP是主機(jī)號全0的地址8源主機(jī)被隔離9與目的網(wǎng)絡(luò)的通信被禁止10與目的主機(jī)的通信被禁止11使用給定的服務(wù)類型，則網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)：如低時延12使用給定的服務(wù)類型，則主機(jī)不可達(dá)：如高吞吐量2/1/2023139.5.3擁塞和數(shù)據(jù)流控制擁塞的原因機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可能比網(wǎng)絡(luò)快不適當(dāng)?shù)穆酚墒沽髁窟^分集中，超過信道容量源抑制報文控制擁塞40校驗和0x00000000IP報文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit源抑制報文2/1/202314擁塞處理發(fā)送隊列可以緩解短暫的突發(fā)數(shù)據(jù)否則，只能丟棄報文，產(chǎn)生源抑制ICMP報文只能通知源站（why？）通知哪些源站？丟棄算法？（QoS）源站如何處理？減緩發(fā)送速率何時恢復(fù)發(fā)送速率？逐步增加擁塞控制能力弱，或不起作用（如路由問題造成）2/1/2023159.5.4路由改變請求路由器發(fā)現(xiàn)不良路由如：從同一接口接收和轉(zhuǎn)發(fā)IP報文拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變造成（臨時或永久）通知源站作處理（當(dāng)前路由器無法處理，why？）主機(jī)對該請求可能無能為力RRHICMPRRHICMPR圖A：主機(jī)利用ICMP修改選路表圖B：主機(jī)無能為力的路由2/1/202316redirection報文格式Code：Causeofredirection路由器IP地址：IP選路應(yīng)重定向到該地址50～3校驗和路由器IP地址IP報文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bitCodeDescription1對主機(jī)的重定向報文2對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)類型的重定向報文3對主機(jī)和服務(wù)類型的重定向報文2/1/2023179.5.5報告TTL＝0TTL＝0的可能源站初設(shè)的TTL過小路由過長路由存在環(huán)路Code0＝TTL減到0;1＝分片組裝超時Tracert利用小的TTL和該報文實現(xiàn)路由跟蹤110～1校驗和0x00000000IP報文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit2/1/2023189.5.6時間同步請求得到其它機(jī)器的時間，以保持時間同步無時鐘的機(jī)器通過向其它站點(diǎn)請求獲得當(dāng)前時間由應(yīng)用層使用的報文域Type：13=Req；14=Resp時間單位：ms；時間起點(diǎn)：格林尼治由于路徑、傳輸，難以得到非常精確的時間13or140校驗和報文標(biāo)識（整數(shù)）序號發(fā)起時間：報文發(fā)送時間接收時間：收到報文的時間發(fā)送時間：回送響應(yīng)的時間2/1/2023199.5.7獲取子網(wǎng)掩碼向路由器獲取本地子網(wǎng)的掩碼信息Type：17=Req；18=Resp應(yīng)用供IP協(xié)議軟件使用主機(jī)知道路由器地址時，可以向路由器發(fā)送請求不知道路由器時，可廣播發(fā)送，路由器作應(yīng)答17or180校驗和報文標(biāo)識（整數(shù)）序號地址掩碼2/1/2023209.5.8參數(shù)問題IP報文格式出錯引起的ICMP報告Code＝0時，指針指出IP報文中第幾個字節(jié)出問題Code＝1時報告IP報文缺少要求的選項120～1校驗和指針0IP報文首部＋I(xiàn)P數(shù)據(jù)前64bit2/1/2023219.6ICMP報文類型小結(jié)種類TypeDescription差錯報告報文3DestinationUnreachable4SourceQuench5Redirection11DatagramTimeout（TTL＝0)12DatagramParameterError查詢報文8or0EchoRequestorResponse10or9RouterSolicitationorAdvertisement13or14TimestampRequestorResponse15or16InformationRequestorResponse（outofdate）17or18AddressMaskRequestorResponse2/1/2023229.6ICMP報文類型小結(jié)（續(xù)）ICMP報文查詢回送請求或回答地址掩碼請求或回答時間戳請求或回答路由器詢問或通告差錯報告終點(diǎn)不可達(dá)源站抑制時間超時參數(shù)問題改變路由不產(chǎn)生差錯報文的情況：1)攜帶差錯報文的數(shù)據(jù)報；2)非分段數(shù)據(jù)報的第一個分段；3)具有多播地址的數(shù)據(jù)報；4)具有特殊地址的數(shù)據(jù)報(如：或)。2/1/202323ICMP9.7ICMP軟件包ICMP如何處理發(fā)送和接收ICMP報文？給出ICMP軟件包：輸入模塊和輸出模塊。輸入模塊輸出模塊ICMP分組(所有類型)ICMP分組(回答和通告)ICMP分組(請求、詢問和差錯)請求（從IP來）發(fā)送差錯報文IP高層差錯報文的結(jié)果發(fā)送給幾個協(xié)議回答報文發(fā)送給請求它們的進(jìn)程請求(從應(yīng)用程序來)發(fā)送查詢請求(從UDP或TCP來)發(fā)送差錯報文2/1/2023249.7.1輸入模塊（偽碼）接收：從IP層來的ICMP分組1.若(這個類型是三種請求類型中的任何一種)1.創(chuàng)建回答報文；2.發(fā)送這個回答報文。2.若(這個類型是路由器詢問報文)1.若(這個站是路由器)2.創(chuàng)建路由器通告報文；3)發(fā)送個能通行報文。3.若(這個類型是三種回答報文中的一種或路由器通告報文)1.在分組的數(shù)據(jù)部分提取出信息；2.把提取出的信息交付給請求它的進(jìn)程。4.若(這個類型定義改變路由報文)1.修改路由表。5.若(這個類型定義差錯報文而不是改變路由報文)1.把情況通知適當(dāng)?shù)脑磪f(xié)議。6.返回。如何用流程圖表示？如何用C語言實現(xiàn)？2/1/2023259.7.2輸出模塊（偽碼）接收：一個請求1.若(這個請求定義了差錯報文) 1.若(這個要求是禁止的) 1.返回。 2.若(這個類型定義了改變路由報文) 1.若(這個站不是路由器) 1.返回。 3.使用這個類型、代碼和IP分組創(chuàng)建差錯報文。2.若(這個要求定義了請求或詢問報文) 1.創(chuàng)建請求或詢問報文。3.發(fā)送這個報文。4.返回。2/1/202326本章小結(jié)1.Internet控制報文協(xié)議(ICMP)發(fā)送5種類型的差錯報告報文和4對查詢報文，用于支持不可靠的和無連接的網(wǎng)際協(xié)議(IP)。2.ICMP封裝成IP數(shù)據(jù)報。3.當(dāng)數(shù)據(jù)報無法交付時，就用目的端不可達(dá)差錯報文發(fā)送給源主機(jī)。4.源端抑制差錯報文是用來減輕擁塞程度的。5.超時報文通知源主機(jī)：1)生存時間字段的值已下降到零，或2)在預(yù)定的時間內(nèi)報文中的一些分段未能到達(dá)。6.參數(shù)問題報文通知主機(jī)，在數(shù)據(jù)報的首部字段中出了問題。7.發(fā)送改變路由報文可使主機(jī)中的路由表更加有效。8.回送請求和應(yīng)答報文用來測試兩個系統(tǒng)之間的連通性。9.時間戳請求和應(yīng)答報文能夠確定兩個系統(tǒng)之間的往返時間或兩個系統(tǒng)之間的時間差。10.地址掩碼請求和應(yīng)答報文用來得到子網(wǎng)掩碼。11.路由器詢問和通告報文允許主機(jī)更新其路由表。12.ICMP檢驗和的計算要用到ICMP報文的首部和數(shù)據(jù)字段。13.分組Internet搜尋器(ping)是一種應(yīng)用程序，它使用ICMP的服務(wù)來測試主機(jī)的可達(dá)性。14.簡單的ICMP設(shè)計包括輸入模塊和輸出模塊。輸入模塊處理到來的ICMP分組，而輸出模塊處理對ICMP服務(wù)的要求。2/1/202327作業(yè)----（見教材P99）1.設(shè)計一個使用ICMP時間戳報文同步時鐘的算法。2.學(xué)會使用ping、route和tracert(ortraceroute)命令。會不會出現(xiàn)ping或tracert超時，但http可以訪問的情況？解釋原因。3.路由器給ICMP報文的優(yōu)先級是否應(yīng)該比給正常通信量和高？為什么？4.沒有哪個ICMP報文允許機(jī)器通知源站：傳輸錯誤造成到達(dá)的數(shù)據(jù)報被破壞了。解釋原因。5.ICMP差錯報文是否應(yīng)該包含一個指明它們何時發(fā)送的時間戳？為什么？6.試著ping一個網(wǎng)絡(luò)廣播地址。有多少計算回答了？閱讀協(xié)議文檔，判斷對廣播的請求做出回答究竟是必須的、推薦的、不推薦的還是禁止的？2/1/202328編程練習(xí)1.ICMP軟件包通常使用#define常量來說明不同報文類型的不同代碼。試完成下面的表示本章中所有不同代碼的語句：#define DU_NUR0/*目的端不可達(dá)，網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)*/#define DU_HUR3/*目的端不可達(dá)，主機(jī)不可達(dá)*/……2.ICMP軟件包通常使用struct來說明分組首部的格式。但是，首部的最后4個字節(jié)對不同類型報文是特定的。解決這個問題的一種方法是在struct里面使用union語句。試完成下面