ch05 ICMP协议.ppt

1、1,第五章 ICMP ：IP差错 与控制协议,2,1. ICMP(Internet Control Message Protocol)的起源,ICMP是Internet控制报文协议，正式规范参见RFC 792 Posterl 1981b。 IP层控制功能：差错控制、拥塞控制、路径控制； ICMP设计初衷：网关向信源机报告差错信息 IP数据报在网中传输时，网关自主完成寻址与传输，无须信源、信宿机参与；系统一旦发生错误，需要一种内部机制进行控制，因此设计了ICMP； ICMP数据封装：,3,ICMP报文的类型,4,2. ICMP报文格式,类型域 ICMP报文类型 类型域 ICMP报文类型 0 回应

2、应答 12 数据报参数错 3 信宿不可到达 13 时戳请求 4 源抑制 14 时戳应答 5 重定向 17 地址模请求 8 回应请求 18 地址模响应 11 数据报超时,5,2. ICMP报文格式(2),代码(code): 提供报文类型的进一步信息 ； 校验和(checksum): 提供整个ICMP报文的校验和； 数据区：包括出错数据报的报头及该数据报的前64bit数据；这些信息可以帮助信源机确定出错数据报；,6,3. ICMP差错报文,ICMP差错报文的特点: 差错报文最根本的功能是提供差错报告； ICMP的差错报告采用网关-信源机模式； ICMP的差错报告不享受特殊的优先权和 可靠性服务；,

3、7,ICMP差错报告类型,（1）信宿不可到达报告网关在以下情况下发出: 信宿机硬件出现故障或关机; 发送者指定的地址不存在; 网关不知道去往信宿的路径; 格式,校验和,类型(,3,),码（,0,-,15,）,校验和,未用（全0）,出错数据报报头+前64bit数据,.,8,ICMP差错报告类型(2),码域值: 0 - 15 ,进一步说明信宿不可到达的细节; 码值 意 义 码值 意 义 0 网络不可到达 1 主机不可到达 2 协议不可到达 3 端口不可到达 4 需分片,但DF置位 5 源寻址失败 6 信宿网络未知 7 信宿主机未知 8 源主机被隔离 9 与信宿网络的通信被隔离 10 与信宿主机的通

4、信被隔离 11 对请求的服务类型,网络不可到达 12 对请求的服务类型,主机不可到达,9,例：端口不可达报文,TFTP服务器的UDP 公共端口号是69 ，大多数TFTP客户程序允许用connect命令指定一个不同的端口号。如用它来指定8888端口： sun% tftp tftp connect svr1 8888 /指定主机名和端口号 tftp get flow.box Transfer timed out. /约25秒后 tftpquit,10,tcpdump引起的报文交换结果,0.0 arp who-has svr1 tell sun 0.002050 (0.0020) arp reply

5、 svr1 is-at 0:0:c0:c2:9b:26 0.002723 (0.0007) sun.2924svr1.8888:udp 20 0.006399 (0.0037) svr1sun: icmp:svr1 udp port 8888 unreachable 5.000776 (4.9944) sun.2924svr1.8888:udp 20 5.004304 (0.0035) svr1sun: icmp:svr1 udp port 8888 unreachable 10.000887(4.9966) sun.2924svr1.8888:udp 20 10.004416(0.0035)

6、 svr1sun: icmp:svr1 udp port 8888 unreachable 15.001014(4.9966) sun.2924svr1.8888:udp 20 15.004574(0.0036) svr1sun: icmp:svr1 udp port 8888 unreachable 20.001177(4.9966) sun.2924svr1.8888:udp 20 20.004759(0.0036) svr1sun: icmp:svr1 udp port 8888 unreachable,11,讨论：,信宿不可达的4个层次：网络、主机、协议、端口； 网络不可到达 ：寻址故

7、障； 主机不可到达 ：信宿机所在网络的最后一个网关发现其关闭或故障； 协议和端口不可到达 网络高层可采用多种协议，通过协议端口(port)实现访问； 协议号、端口号和网络地址、主机地址一样，作为数据报信宿地址的一部分使用； 同一协议可以通过不同的协议端口，同时处理多个访问；,12,讨论(2),下面各种情况不会导致产生ICMP差错报文： 1) ICMP 差错报文。 2) 目的地址是广播地址或多播地址（D 类地址）的IP 数据报。 3) 作为链路层广播的数据报。 4) 不是IP 分片的第一片。 5) 源地址不是单个主机的数据报。即源地址不能为零地址、环回地址、广播地址或多播地址。,为了防止过去允许

8、ICMP差错报文对广播分组响应所带来的广播风暴。,13,（2）超时报文,互连网寻址由网关根据本地寻址表进行；如果寻址出现错误，可能出现routing cycle; 为了避免数据报无限制地在网中循环，IP 协议采用两项措施： 在数据报头设置TTL域； 对分片数据报采用定时器技术； 一旦数据报超时，网关或信宿立即丢弃它，并用ICMP超时报文向信源机发送报告；,14,（3）参数出错报文,报告错误的数据报报头与错误的数据报选项参数； 网关或信宿机丢弃出现参数错的报文，并向信源机发出参数出错报文； 参数出错报文格式： 0 码- 数据报某个参数错，指针域指向出错的字节； 1 码- 数据报缺少某个选项，无指

9、针域；,15,4.ICMP控制报文,(1) 拥塞控制与源抑制报文 拥塞是无连接传输机制面临的重要问题; 造成拥塞的主要原因: 网关处理速度太慢,不能完成数据报排队、表格刷新任务; 网关输入数据速率大于输出线路速率； 拥塞的主要表现：网关没有足够的缓冲区； 拥塞可能出现在一个或多个、甚至全部网关； 拥塞可能影响整个网络的传输，因此解决拥塞需要全部机器共同参与完成 拥塞控制是全局性的；,16,4.ICMP控制报文(2),（2）源抑制(source quench)报文 TCP/IP采用的拥塞控制算法- 源抑制(source quench)技术； 源抑制的基本方法： 第1阶段：网关发现拥塞，发出ICM

10、P源抑制报文； 第2阶段：信源机在接到源抑制报文后，降低发 往某信宿的数据报传输速率； 第3阶段：拥塞解除后，信源机恢复数据报传输速率；,17,4.ICMP控制报文(3),发送源抑制报文的三种情况： 某输出队列已满，在缓冲区腾空之前将丢弃新进入的数据报，每丢弃一个报文，向该报文的宿主机发送一个源抑制报文； 当输出队列中数据报数量达到设定值时，网关查看其输出队列是否进入警告状态，此时新数据报进入时，向信宿发送源抑制报文； 较为复杂的源抑制技术不是简单抑制每一个引起网关拥塞的信源机，而是有选择地抑制数据报传输率较高的信源机，以达到较为平衡的效果；,18,4. ICMP控制报文(4),（3）路径控制

11、与重定向报文 主机如何获得路径信息？ 互连网的路径是由网关与主机的寻址表决定； 网关的寻址表起主导作用； 主机启动时只知道最少的寻址信息，启动后在数据传输过程中不断从网关获得新的路径信息； 设计重定向报文，使主机可以不断从网关获得新的路径信息； 网关如何保持路径信息的准确性？ 网络拓扑结构的变化与线路传输状态的变化会影响路径信息； 网关间周期性交换路径信息，以保证网关路径表的正确性；,19,4. ICMP控制报文(5),ICMP重定向机制的优点：保证主机有一个动态、小而优的寻址表； 缺点：只能用于同一网络内的网关与主机之间的路径信息交换，不能用于网关之间的路径信息交换； 码值：1 - 对主机重

12、定向报文； 2- 对服务类型和网络的重定向报文； 3- 对服务类型和主机的重定向报文； ICMP差错报告与控制报文是单向传输的报文；,20,例：重定向报文,在主机sun上运行ping到主机svr2(5) 。假定没有安装静态路由，发送的第一个分组将采用到路由器的默认路由。下面是运行ping前的路由表： sun% netstat rn Routing table: Destination Gateway Flags Ref Use Interface UH 0 848 lo0 2 U 3

13、15042 le0 2 U 3 0 le0 Default UG 0 5747,21,路由器表项说明：标志,U ：该路由可以使用。 G ：该路由是到一个网关（路由器）。如果没有设置该标志，说明目的地是直接相连的。 H： 该路由是到一个主机，也就是说，目的地址是一个完整的主机地址。如果没有设置该标志，说明该路由是到一个网络，而目的地址是一个网络地址：一个网络号，或者网络号与子网号的组合。 D： 该路由是由重定向报文创建的。 M： 该路由已被重定向报文修改。,22,Ref： 参考记数（Reference count）是正在使用路由的

14、活动进程个数。 Use：显示通过该路由发送的分组数。如果是这个路由的唯一用户，那么运行ping程序发送5个分组后，它的值将变为5。 Interface：是本地接口的名字。,路由器表项说明：,23,例:,sun% ping sv svr2 PING svr2: 56 data bytes ICMP Host redirect from gateway gateway() to netb (83) for svr2(5) 64 bytes from svr2 (5):icmp_seq=0, time =38

15、3ms 64 bytes from svr2 (5):icmp_seq=1, time =364ms 64 bytes from svr2 (5):icmp_seq=2, time =353ms ? -svr2 PING Statistics- 4 packets transmitted, 3 packets received, 25%packet loss round-trip(ms) min/avg/max=353/366/383,24,例：ICMP重定向,25,例:,在收到ping的第一个响应前，主机先收到一份来自默认路由器发来的ICMP重

16、定向报文。 路由表中已经插入了一个到主机svr2的新路由 sun% netstat rn Routing table: Destination Gateway Flags Ref Use Interface UH 0 848 lo0 5 83 UGHD 0 2 2 U 3 15042 le0 2 U 3 0 le0 Default UG 0 5747,26,5. ICMP故障诊断与网络控制报文,用于

17、故障诊断与网络控制的ICMP报文是以请求/应答对形式双向传输的报文； 用于故障诊断与网络控制的ICMP报文有： * 回应请求 / 回应应答 * 时戳请求 / 时戳应答 * 地址模请求 / 地址模应答,27,(1) 回应请求与应答报文,目的：测试信宿机是否可以到达； 报文格式： 标识符与序号：确定是哪一台主机发出的回应请求； 回应请求与应答报文以IP数据报方式在互连网中传输，如果成功接收到应答报文，则说明数据传输系统、 IP与 ICMP软件工作正常，信宿机可以到达； TCP/IP实现中，用户的ping命令就是利用回应请求与应答报文测试信宿机是否可以到达；,28,(2) 时戳请求与应答报文,目的：

18、同步互连网中各个主机的时钟; 协议首先利用时戳请求与应答报文从其它主机处获得其时钟的当前时间，并根据接收报文的时间，计算出两地的往返延迟；以此来同步时钟，这种时钟同步能力的有限; 报文格式:,29,例：时戳请求与应答报文,sun% icmptime svr1 orig = 83573336, recv = 83573330, xmit=83573330, rtt = 2ms difference = -6 sun% icmptime svr1 orig = 83577987, recv = 83577980, xmit=83577980, rtt = 2ms difference = -7,3

19、0,(3) 地址掩码请求与应答报文,IP地址 = 网络号 + 主机号，一个网络号下可能包含若干物理网络(即子网)； 子网编址思想：进一步划分IP地址 ，将其本地部分分为物理网络与主机两部分，引进了子网掩码的概念； 子网掩码结构不标准，不同网络的子网掩码可以不同； 为了正确的解释子网地址，主机需要发出地址掩码请求报文，网关发回相应的应答； 报文格式：,31,Ping程序,Ping程序由Mike Muuss 编写，目的是为了测试另一台主机是否可达。该程序发送一份ICMP回显请求报文给主机，并等待返回ICMP回显应答。 通常，如果不能Ping到某台主机，也就不能Telnet或者FTP到那台主机。反之，如果不能Telnet到某台主机，通常可以用Ping程序来确定问题出在哪里。 Ping程序能测出到这台主机的往返时间，以表明该主机离我们有“多远”。 Ping可用于检测IP记录路由和时间戳选项。,32,Ping命令举例,Cping 0 Pinging 0 with 32 bytes of data: （正常） Reply from 0: bytes=32 time