第6章差错与控制报文协议

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,*,第6章 差错与控制报文协议,6.1,因特网控制报文协议,6.2,ICMP,报文格式与类型,6.3,ICMP,差错报告,6.4,ICMP,控制报文,6.5,ICMP,请求与应答报文对,6.6,ICMP,报文封装,6.1 因特网控制报文协议（,ICMP）,ICMP,协议设计的最初目的是用于,IP,层的,差错报告,，由路由器或信宿,向信源报告,传输错误的原因。,随着网络的发展，,检测和控制功能,逐渐被,引入,到,ICMP,协议中。,ICMP,报文是,封装,在,IP,数据报的数据部分进行传输的。,6.2,ICMP,报文格式与类型,ICMP,报文由,首部和数据,段组成。,首部,为定长的,8,个字节：前,4,个字节是通用部分，后,4,个字节随报文类型的不同有所差异,。,ICMP,报文可以分为,三大类,：,差错报告,、,控制报文,和,请求应答报文,。,6.3,ICMP,差错报告,ICMP,差错报告的数据区,：,出错数据报的首部,及该数据报的,前,64,位数据,，这些信息有助于信源或管理人员发现,错误原因,。,ICMP,差错报告具有以下,特点,：,1,）,只报告差错,，但,不负责纠正,错误，纠错工作留给高层协议去处理。,2,）发现出错的设备,只向信源报告,差错。,3,）差错报告,作为一般数据传输,，不享受特别优先权和可靠性。,4,）产生,ICMP,差错报告的同时，会,丢弃出错的,IP,数据报,。,6.3.1 信宿不可达报告,当路由器无法根据路由表转发,IP,数据报时或主机无法向上层协议和端口提交数据报时。,信宿不可达报文可能由,路由器产生,，也可能由,信宿机产生,。产生信宿不可达报文的原因的,16,种可能：,类型,报 文,代码,描 述,3,信宿不可达,0,网络不可达,1,主机不可达,2,协议不可达,3,端口不可达,4,数据报无法分片,5,源路由失败,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禁止,10,与信宿主机的通信被禁止,11,对特定的服务类型,(,TOS),网络不可达,12,对特定的服务类型,(,TOS),主机不可达,13,因管理者设置过滤而使主机不可达,14,因非法的优先权而使主机不可达,15,因报文的优先级低于网络设置的最小优先级而使主机不可达,6.3.2 数据报超时报告,当,TTL,值为0时，路由器,会丢弃当前的数据报,，并产生一个,ICMP,数据报超时报告,。,在信宿进行,分片重组时,会启动,重组定时器,，一旦,重组定时器超时，信宿,就会丢弃数据报，产生一个,ICMP,数据报超时报告,。,类型,报 文,代码,描 述,11,超时,0,路由,TTL,超时,1,分片重组超时,数据报超时报告的报文格式与信宿不可达报告的报文格式相同，只是类型和代码值不同。,Traceroute,（,Windows,系统：,tracert,）,ICMP,超时报文,+IP,首部的,TTL,(1),发送,IP,数据报，,TTL=1,，记录第一个路由器。,(2),发送,IP,数据报，,TTL=2,，记录第二个路由器。,.,问题,:,如何判断何时到达目的主机？,利用端口不可达报文：源端发送的,IP,报文封装了,UDP,报文，其端口为,65535,6.3.3 数据报参数错报告,路由器或信宿机发现,错误的数据报首部,和,错误的数据报选项参数,。,形成,ICMP,差错报告时有以下,例外,：,1）,ICMP,差错报文本身,不会再产生,ICMP,差错报告。,2）分片报文的,非第一个分片,不会产生,ICMP,差错报告。,3）,组播地址,报文,不会产生,ICMP,差错报告。,4）,特殊地址,127.0.0.0和0.0.0.0的报文不会产生,ICMP,差错报告。,6.4,ICMP,控制报文,ICMP,控制报文包括源抑制报文和重定向报文,源抑制报文,用于拥塞控制,重定向报文,用于路径控制,6.4.1,源抑制报文,IP,协议采用的是,无连接数据报方式,进行传输,发送方事先并,不了解中间的路由器和信宿的处理能力和缓冲区大小,当大量的数据报进入路由器或信宿时，会造成缓冲区溢出，即出现,拥塞,(,Congestion)。,ICMP,利用源抑制的方法来进行拥塞控制,。通过源抑制来减缓信源发出数据报的速率。,源抑制报文的格式如图所示。,源抑制包括三个阶段：发现拥塞阶段、解决拥塞阶段和恢复阶段。,发现拥塞阶段,：路由器发现拥塞，按一定策略向某些源站发出源站抑站报文,解决拥塞阶段,：源站收到源抑制报文后，按一定速率降低发往某信宿的数据报的速率,恢复阶段,：在一定时间间隔内若无源抑制报文到达，则源站认为拥塞解除，逐渐提高发送速率,在拥塞控制中以下几点值得,关注,：,1）对于每个因拥塞而丢弃的数据报都产生,ICMP,源抑制报文。,2）拥塞的,解除,由信源,依据,是否有进一步的源抑制报文到达,来进行判断。,3）拥塞可能是由,多个源共同行为的结果,，由于各个信源的发送速率相差较大，源抑制的效果未必很好。,6.4.2,重定向报文,路由器,上的路由表通过路由协议进行更新,，,可以及时地反映网络结构的变化。,主机,中的路由表,不能通过路由协议进行更新,。,但主机所在的网络可能和多个路由器相连，在发送信息时也要根据其路由表来选择下一跳路由器，为了解决,主机路由表的刷新问题,，,ICMP,提供了,重定向,机制。,主机开机后在,ICMP,重定向机制的作用下，经过不断积累逐渐充实和完善其路由表。,6.5,ICMP,请求与应答报文对,通过,ICMP,请求与应答报文对，网络管理人员、用户或应用程序可以,对网络进行检测,，了解：,设备的可达性,地址掩码的设置,时钟的同步等情况,目的,是利用这些有用的信息，,对,网络进行故障诊断和控制,。,ICMP,请求与应答报文对如表所示。,类型,作 用,代 码,报 文,8,回应请求与应答,0,回应请求,0,0,回应应答,10,路由器请求与通告,0,路由器请求,9,0,路由器通告,13,时间戳请求与应答,0,时间戳请求,14,0,时间戳应答,17,地址掩码请求与应答,0,地址掩码请求,18,0,地址掩码应答,6.5.1 回应请求与应答报文,回应请求与应答报文的目的是对网络进行诊断和测试。,TCP/IP,网络系统所提供的,ping,命令,大多是利用,ICMP,回应请求与应答报文来实现的，该命令通常用于测试信宿的可到达性。,ICMP,回应请求与应答报文的格式如图所示。,类型“,8”,表明是回应请求报文,类型“,0”,表明是回应应答报文,6.5.2 时间戳请求与应答报文,因特网中的各个主机和路由器都是独立运行的，因此在时钟上存在着较大的,差异,，而一些分布式应用系统要求各个设备的时钟是,同步,的，,ICMP,时间戳请求与应答报文就是,用于设备间进行时钟同步,的报文对。,基本思路,是请求方主机通过获取另一主机的时间戳信息，将该信息和请求方主机的时间戳信息进行比较后，估算两者的时钟差异。,首先计算往返时间,：,往返时间,t,当前,t,初始,(,t,发送,t,接收,),然后估算时钟差,：,时钟差,t,接收,（,t,初始,+1/2,往返时间）,一个,时钟同步,的,例子,：主机,A,发出时间戳请求时的初始时间戳为,1000,毫秒，主机,B,收到请求时的接收时间戳是,1055,毫秒，主机,B,给出应答时的发送时间戳是,1057,毫秒，主机,A,收到应答时的时间为,1030,毫秒。主机,A,可以根据这些时间戳计算出两台主机间的时间差。,往返时间,t,当前,t,初始,(,t,发送,t,接收,),10301000(10571055)28(,毫秒,),单程时延,28214(,毫秒,),时间差,t,接收,(,t,初始,单程时延,)1055(100014)41(,毫秒,),由上面的计算可知：,主机,B,的时钟比主机,A,的时钟快了,41,毫秒,。,6.5.3,地址掩码请求与应答报文,地址掩码请求与应答报文使得一台主机可以获得另一台主机或路由器的子网掩码。,6.5.4,路由器请求与通告报文,利用,ICMP,路由器请求和通告报文来,获得路由器的,IP,地址,，是主机初始化路由表的一种方法,通过路由器请求和通告报文还可以知道路由器是否处于活动状态。,ICMP,路由器请求报文和路由器通告报文的格式如图。,6.6,ICMP,报文封装,向下,：,ICMP,协议接受来自上层的请求，,将请求转变为,ICMP,报文,，然后将报文,封装在,IP,数据报,中,进行发送。包含,ICMP,报文的,IP,数据报首部的,协议字段为“,1”,。,向上,：,IP,软件一旦接收到差错或控制报文，立即交给,ICMP,模块进行处理。,ICMP,模块可以形成应答报文，也可以交给上层的应用程序或协议去处理。,ICMP,报文,图,6,-,14 ICMP,报文封装,IP,首部,IP,数据,帧首部,帧数据,帧尾部,习题,1、回应请求和回送应答的目的是（）。,A、,报告差错,B、,检验节点到节点的通信,C、,检验分组寿命,D、,寻找,IP,地址,2、在差错报告中，被封装的,ICMP,分组送到（）。,A、,发送站,B、,接收站,C、,某个路由器,D、,以上的任何一个,3、当跳数字段变到零而目的端尚未到达时，就要发送出（）差错报文。,A、,目的端不可达,B、,超时,C、,参数问题,D、,改变路由,4、当报文的所有分片在指定时间不能到达时，就要发送出（）差错报文。,A、,源端抑制,B、,超时,C、,参数问题,D、,时间戳请求,5、若路由器,R,因为拥塞丢弃,IP,分组，则此时,R,可向发出该,IP,分组的源主机发送的,ICMP,报文件的类型是,(),A,.,路由重定向,B.,目的不可达,C.,源抑制,D.,超时,6,、在什么情况下主机决不会收到重定向报文？,7,、谁可以发送,ICMP,差错报告报文？路由器/目的主机/源主机,8,、某,IP,数据报,A,不能到达目的端。向源端发送出,ICMP,差错报文。封装此,ICMP,分组的,IP,数据报的数据字段包括（）。,A、,只是数据报,A,B、ICMP,的首部加上数据报,A,的前8个字节,C、,只是,ICMP,的首部,D、ICMP,首部、数据报,A,的首部、数据报,A,的数据字段的,前8个字节,9,、如何能够确定是否,IP,分组携带了,ICMP,分组？,