網絡協(xié)議ICMP、Ping、Traceroute的差異何在？

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在計算機網絡中，兩個相互通信的實體處在不同的地理位置，其上的兩個進程相互通信，需要通過交換信息來協(xié)調它們的動作達到同步，而信息的交換必須按照預先共同約定好的規(guī)則進行。常見的網絡通訊協(xié)議包括ICMP、Ping、Traceroute。他們的差異何在呢？

ICMP協(xié)議

ICMP經常被認為是IP層的一個組成部分，它是網絡層的一個協(xié)議，它傳遞差錯報文以及其他需要注意的信息，ICMP報文通常被IP層或更高層(TCP、UDP等)使用，它是在IP數(shù)據(jù)報內傳輸?shù)摹?/p>

ICMP報文大致分為兩類：查詢報文和差錯報文。

先來看差錯報文。當傳送IP數(shù)據(jù)報發(fā)生錯誤時(比如主機不可達、網絡不可達等)，ICMP協(xié)議將會發(fā)送一個ICMP差錯報文給源主機，好讓主機做出相應的處理，也因此IP層以上的一些協(xié)議有可能做到可靠傳輸。書中給出了ICMP差錯報文中的一些組合(類型和代碼的組合)描述：如網絡不可達、網絡不可達、協(xié)議不可達、端口不可達等。這里說下端口不可達的意思：UDP的規(guī)則之一是，如果收到一份UDP數(shù)據(jù)報而目的端口與某個正在使用的進程不相符，那么UDP返回一個ICMP不可達報文，將報文中的類型和代碼的組合設定為端口不可達。Traceroute程序就是利用端口不可達來產生ICMP差錯報文的。

另外，在大多數(shù)情況下，傳送IP數(shù)據(jù)報發(fā)生錯誤，會產生一個ICMP錯誤報文，但下面各種情況都不會導致產生ICMP差錯報文：

* ICMP差錯報文不會產生差錯報文(ICMP查詢報文可能會產生ICMP差錯報文);

* 目的地址是廣播地址和多播地址的IP數(shù)據(jù)報;

* 作為鏈路層廣播的數(shù)據(jù)報;

* 不是IP分片的第一片

* 源地址不是單個主機的數(shù)據(jù)報。

這些規(guī)則是為了防止過去允許ICMP差錯報文對廣播分組影響所帶來的廣播風暴。

再來看ICMP查詢報文，查詢報文主要用途有：

* 子網掩碼查詢;

* 時間戳查詢;

* ping查詢。

ping程序

ping是ICMP的一個很著名的應用。ping程序時對兩個TCP/IP系統(tǒng)連通性進行測試的基本工具，它只利用ICMP回顯請求和回顯應答報文，而不用經過傳輸層，ping服務器一般在內核中試下ICMP的功能。當某一個網站訪問不了時，我們就可以ping一下這個網站，看下連通情況。比如下圖：

這里先ping到google的服務器，我們可以看到連通性不是很好，丟包率為50%，而我們又ping了下Github的服務器，連通性比較好，丟包率為0%。

Traceroute程序

Traceroute是ICMP協(xié)議的另一個重要應用，主要用來偵測源主機到目的主機之間所經過的路由的情況。Traceroute使用ICMP報文和IP首部中的TTL字段，其原理很簡單，開始時發(fā)送一個TTL字段為1的UDP數(shù)據(jù)報，而后每次收到ICMP超時報文后，再發(fā)送一個TTL字段加1的UDP數(shù)據(jù)報，以確定路徑中的每個路由器，而每個路由器在丟棄UDP數(shù)據(jù)報時都會返回一個ICMP超時報文，最終到達目的主機后，由于ICMP選擇了一個不可能的值作為UDP端口(大于30000)。這樣目的主機就會發(fā)送一個端口不可達的ICMP差錯報文。

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