ICMP

复习

• IPv4 数据包：靠 TTL 防止数据包无限转发
• 路由器与逐跳转发：路由器只决定下一跳
• MTU 与分片：包太大时需要分片

TL;DR

• ICMP 用于报告转发过程中的错误与诊断信息
• 它不承载用户数据，是网络里的“差错信使”
• 目的地不可达、TTL 超时等，都靠它通知
• ping 和 traceroute 就建立在 ICMP 之上

正文

　　数据包踏上旅途后，可能遇到各种意外：目的地根本不存在、绕来绕去绕不出来、太大塞不进。可它自己没法回头报信——那谁来告诉发送方“出事了”？

　　这个报信人，就是 ICMP（互联网控制消息协议，Internet Control Message Protocol）。

一个专门报告“坏消息”的协议

　　ICMP 不传输你要发送的真正数据，它专门传递关于网络本身的消息。常见的几种：

• 目的地不可达：这个地址到不了
• 超时：包的 TTL 减到 0 被丢弃
• 重定向：告诉你换一条更合适的路走

　　收到这类消息，发送方至少能知道“刚才那包没成功，原因是这个”，而不是一直傻等。

两个熟悉的工具

　　ICMP 最有名的作用，是支撑起两个几乎人人都用过的工具。

• ping：发一个“回声请求”，对方回一个“回声应答”。能收到，说明这条链路至少是通的；顺便还能算出往返时间
• traceroute：不断发出 TTL 依次增大的包。TTL 为 1 的包在第一台路由器就被丢弃并回一个“超时”消息，于是暴露了第一跳；TTL 为 2 的包暴露第二跳……一层层试探，就勾勒出整条路径

　　你会发现，traceroute 很聪明地复用了 TTL 机制：本来用来防止无限转发的字段，被反过来当作逐跳探测的工具。

它只是信使

　　要记住 ICMP 的边界：它只负责报信，不负责补救。

　　它不会替你重传数据，也不能保证消息一定送达（它自己也可能丢）。收到“目的地不可达”，究竟要不要重试、怎么重试，得由上层协议（比如 TCP）自己决定。

　　把“发现问题”和“解决问题”分开，是网络设计里反复出现的分工思路。

思考题 1

TTL 耗尽时，路由器靠什么通知发送方？

思考题 2

traceroute 是怎样利用 TTL 逐跳发现路径的？

小结

知识点

• ICMP 传递网络自身的差错与诊断信息
• 常见消息：不可达、超时、重定向
• ping 与 traceroute 建立在 ICMP 之上
• ICMP 只报信，不负责重传或纠正

参考资料

1. Wikipedia(zh)：互联网控制消息协议：传递网络差错与诊断信息
2. Wikipedia(zh)：traceroute：利用 TTL 逐跳探测路径

思考题答案（仅供参考）

思考题 1

　　路由器在 TTL 减到 0、丢弃该包时，会向发送方回送一条 ICMP“超时”消息，从而告知发送方这个包没能到达。发送方由此知道出了问题及大致原因。

思考题 2

　　traceroute 先发 TTL 为 1 的包，第一台路由器减到 0 便丢弃并回送超时消息，于是暴露了第一跳的地址；再发 TTL 为 2 的包，暴露第二跳……如此逐步增大 TTL，就能一站一站地把整条路径探出来。

协议

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设计师 | 南国微雪