网络协议：ICMP协议及实用工具介绍
目 录
一、ICMP介绍
1、概述
2、功能
3、特点
二、ICMP的数据报文
三、ICMP相关工具
四、主要ICMP工具应用
1、Ping
2、Traceroute
（1） 方法1：
（2）方法2：
3、Nmap
一、ICMP介绍
1、概述
ICMP（Internet Control Message Protocol）协议是TCP/IP协议簇中的一个子协议，用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息用于诊断和故障排除，或者用于管理和控制网络设备。
ICMP协议是一种面向无连接的协议，用于传输出错报告控制信息。它是一个非常重要的协议，它对于网络安全具有极其重要的意义。 它属于网络层协议，
ICMP提供一致易懂的出错报告信息。发送的出错报文返回到发送原数据的设备，因为只有发送设备才是出错报文的逻辑接受者。发送设备随后可根据ICMP报文确定发生错误的类型，并确定如何才能更好地重发失败的数据包。但是ICMP唯一的功能是报告问题而不是纠正错误，纠正错误的任务由发送方完成。
2、功能
ICMP协议的主要功能包括：
（1）错误报告：当数据包无法到达目的地时，ICMP可以报告错误信息，例如“目标不可达”或“路由不可用”。这对于诊断和解决网络问题非常重要。
（2）ping：这是最常用的ICMP应用。ping命令通过发送ICMP回应请求消息到目标主机，然后等待回应，来测试与目标主机的连接状态。这对于网络诊断和故障排除非常有用。
（3）路由跟踪：通过发送ICMP的“traceroute”请求消息，可以跟踪数据包从源主机到目标主机经过的路由路径。这对于了解数据包的传输路径和诊断路由问题非常有用。
（4）控制消息：ICMP允许主机和路由器之间传递控制消息，如请求或命令数据包重发，或要求主机或路由器降低发送数据的速率。这对于流量控制和拥塞控制非常有用。
（5）帮助诊断和解决网络问题：通过使用ICMP，网络管理员可以诊断和解决各种网络问题，如网络连接问题、路由问题、防火墙配置问题等。这对于维护网络的正常运行非常重要。
3、特点
ICMP协议的主要特点包括：
（1）无连接：ICMP协议不需要建立连接，它可以直接在IP主机和路由器之间传递控制消息。
（2）不可靠：ICMP协议本身是不可靠的，它不会重传或确认消息。但是，它可以通知发送方在传输过程中发生的问题，以便进行适当的处理。
（3）面向无数据报文：ICMP消息作为IP数据报文来传送，但它本身不传送数据。因此，它不会增加数据传输的延迟和开销。
（4）应用广泛：除了ping和traceroute等常用工具外，许多其他网络工具和应用也使用ICMP协议来诊断和解决网络问题。
（5）不安全：ICMP协议本身不提供加密和身份验证功能，因此在使用时需要谨慎处理敏感信息，并采取其他安全措施来保护网络通信。
二、ICMP的数据报文
ICMP报文的种类有三大类种，即ICMP差错报告报文、控制报文、请求/应答报文。
各大类型报文又分多种类型报文。如下图：
三、ICMP相关工具
在网络中经常会使用到ICMP协议，ICMP有很多应用和工具，例如：
- ping：这是最常用的ICMP工具，用于测试与目标主机的连接状态。
- traceroute：这个工具可以跟踪数据包从源主机到目标主机经过的路由路径。
- LOIC（Low Orbit ICMP）和Hping3：这两个工具都可以用于生成和发送自定义的ICMP数据包，通常用于网络测试和性能测量。
- PULING（Packet Sender）：这是一个开源的网络测试工具，可以用来发送自定义的ICMP数据包。
- MTR（My Traceroute）：这是一个网络诊断工具，结合了ping和traceroute的功能，可以显示数据包经过的路由节点信息。
- Nping：这是Nmap项目的一部分，可以用来发送自定义的ICMP数据包，通常用于网络扫描和安全审计。
- hping：这是一个命令行的网络测试工具，可以生成和发送自定义的ICMP数据包。
- Icmpush：这是一个用于发送ICMP数据包的Python库，可以用于自动化网络测试。
这些工具和应用都是基于ICMP协议开发的，主要用于网络测试、诊断、性能测量和安全审计等方面。
四、主要ICMP工具应用
这里介绍三种基于ICMP的简单而广泛使用的应用工具，分别为：Ping ， Traceroute，MTU测试等
1、Ping
使用ICMP回送和应答消息来确定一台主机是否可达。
比如经常使用的用于检查网络通不通的Ping命令（Linux和Windows中均有），这个“Ping”的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。还有其他的网络命令如跟踪路由的Tracert命令也是基于ICMP协议的。
2、Traceroute
该程序用来确定通过网络的路由IP数据报。Traceroute基于ICMP和UDP。它把一个TTL为1的IP数据报发送给目的主机。第一个路由器把TTL减小到0，丢弃该数据报并把ICMP超时消息返回给源主机。这样，路径上的第一个路由器就被标识了。随后用不断增大的TTL值重复这个过程，标识出通往目的主机的路径上确切的路由器系列.
继续这个过程直至该数据报到达目的主机。但是目的主机哪怕接收到TTL为1的IP数据报，也不会丢弃该数据并产生一份超时ICMP报文，这是因为数据报已经到达其最终目的地。那么如何判断是否已经到达目的主机了呢？
Traceroute实现有两种方法：
（1） 方法1：
发生一个ICMP回应请求报文；目的主机将会产生一个ICMP回应答复报文。Microsoft实现（tracert）中采用该方法。
当回应请求到达目的主机时，ICMP就产生一个答复报文，它的
源地址等于收到的请求报文中的目的IP地址。
（2）方法2：
发生一个数据报给一个不存在的应用进程；目的主机将会产生一个ICMP目的不可达报文。大多数UNIX版本的traceroute程序采用该方法。
Traceroute程序发送一份UDP数据报给目的主机，但它选择一个不可能的值作为UDP端口号（大于30，000），使目的主机的任何一个应用程序都不可能使用该端口。因为，当该数据报到达时，将使目的主机的UDP模块产生一份“端口不可达”错误的ICMP报文。这样，Traceroute程序所要做的就是区分接收到的ICMP报文是超时还是端口不可达，以判断什么时候结束。
3、Nmap
Nmap是一个开源的网络扫描工具，它支持多种协议的扫描，包括ICMP协议。以下是Nmap使用ICMP协议进行网络扫描的步骤：
（1）打开终端或命令提示符窗口，进入Nmap的安装目录。
（2）输入以下命令格式：
nmap -sP <目标主机范围>
（3）按Enter键执行命令，其中“<目标主机范围>”是要扫描的目标主机的IP地址范围或域名。
（4）Nmap将发送ICMP Echo请求数据包到目标主机范围中的每个主机，并等待目标主机的响应。
（5）目标主机收到ICMP Echo请求数据包后，会发送ICMP Echo回应数据包给Nmap。
（6）Nmap接收到ICMP Echo回应数据包后，会显示相应的输出信息，包括目标主机的IP地址、响应时间等。
通过使用ICMP协议，Nmap可以发现目标主机是否在线，并获取其IP地址信息。需要注意的是，使用ICMP协议进行扫描可能会被某些防火墙或安全策略阻止，因此在实际使用中需要注意网络安全和隐私保护。