目录
[8.1 引言](#8.1 引言)
[8.1.1 在IPv4和IPv6中的封装](#8.1.1 在IPv4和IPv6中的封装)
[8.2 ICMP 报文](#8.2 ICMP 报文)
[8.2.1 ICMPv4 报文](#8.2.1 ICMPv4 报文)
[8.2.2 ICMPv6 报文](#8.2.2 ICMPv6 报文)
[8.2.3 处理ICMP报文](#8.2.3 处理ICMP报文)
[8.3 ICMP差错报文](#8.3 ICMP差错报文)
[8.3.1 扩展的ICMP和多部报文](#8.3.1 扩展的ICMP和多部报文)
[8.3.2 目的不可达和数据包太大](#8.3.2 目的不可达和数据包太大)
[8.3.3 重定向](#8.3.3 重定向)
[8.3.4 ICMP 超时](#8.3.4 ICMP 超时)
[8.3.5 参数问题](#8.3.5 参数问题)
[8.4 ICMP查询/信息类报文](#8.4 ICMP查询/信息类报文)
[8.4.1 回显请求 / 应答](#8.4.1 回显请求 / 应答)
[8.4.2 路由器发现：路由器请求RS和通告RA](#8.4.2 路由器发现：路由器请求RS和通告RA)
[8.4.3 本地代理地址发现请求/应答](#8.4.3 本地代理地址发现请求/应答)
[8.4.4 移动前缀请求/通告](#8.4.4 移动前缀请求/通告)
[8.4.5 移动IPv6快速切换报文](#8.4.5 移动IPv6快速切换报文)
[8.4.6 组播侦听查询/报告/完成](#8.4.6 组播侦听查询/报告/完成)
[8.4.7 版本2组播侦听发现](#8.4.7 版本2组播侦听发现)
[8.4.8 组播路由器发现](#8.4.8 组播路由器发现)
[8.5 IPv6中的邻居发现](#8.5 IPv6中的邻居发现)
[8.5.1 ICMPv6路由器请求和通告](#8.5.1 ICMPv6路由器请求和通告)
[8.5.2 ICMPv6邻居请求和通告](#8.5.2 ICMPv6邻居请求和通告)
[8.5.3 ICMPv6反向邻居发现请求/通告](#8.5.3 ICMPv6反向邻居发现请求/通告)
[8.5.6 ICMPv6邻居发现选项](#8.5.6 ICMPv6邻居发现选项)
[8.6 ICMPv4 和 ICMPv6 转换](#8.6 ICMPv4 和 ICMPv6 转换)
[8.7 与ICMP相关的攻击](#8.7 与ICMP相关的攻击)
[8.8 总结](#8.8 总结)
8.1 引言
ICMP位于网络层和传输层之间。
因为路由器缓冲区溢出的丢包不会触发任何ICMP差错报文。而由TCP等处理（重传等）。
黑客在大量攻击中使用ICMP。由于担心攻击，通常防火墙封阻ICMP报文，特别是边界路由器。此时诊断程序（ping, traceroute）无法正常工作。
ICMPv6包含：
错误报告。
邻居请求，邻居通告。
路由器请求，路由器通告。
重定向：优化路由。
报文过滤： 引入Packet Too Big报文，通知源主机包超过了链路层MTU。
8.1.1 在IPv4和IPv6中的封装
报文格式：
其中ICMPv4头：
字段介绍：
类型：指定报文类型，常用8个值。
代码：进一步指定报文类型。
校验和：IP层没有对载荷完整性保护。所以ICMP需包含校验和。
8.2 ICMP 报文
ICMP报文分类：
差错报文：用于通知发送端数据包传输中的错误情况。
查询/信息类报文：用于信息采集和配置。
8.2.1 ICMPv4 报文
差错报文：
目的不可达（类型3），重定向（类型5），超时（类型11 ），参数问题（类型12）
查询/信息类报文：
回显请求（类型8），回显应答（类型0），路由器通告（类型9），路由器请求（类型10）
其中重定向报文目的：指导主机或路由器改变路由决策，将数据发送到更优路径上。
8.2.2 ICMPv6 报文
ICMPv6不仅包含差错和查询/信息类报文，还有大量IPv6路由器和主机的配置，如RS，RA，NS，NA。
ICMPv6类型字段值：
从0到127是差错类报文，从128到255是信息类报文。
ICMPv6也使用代码字段。
ICMPv6还支持大量标准选项，而ICMPv4不支持选项。
8.2.3 处理ICMP报文
收到重定向报文：会更新路由表。
目的不可达报文：可用于路径MTU发现（PMTUD）
ICMPv6报文处理规则：
-
收到未知ICMPv6差错报文，须传递给上层产生差错报文的进程。
-
收到未知ICMPv6信息类报文，丢弃。
-
发送ICMPv6差错报文时，应尽可能多地包含导致差错的原始IPv6报文，但不超过最小的IPv6 MTU （ 1280字节）
-
IPv6节点须限制发送ICMPv6差错报文速率。
IPv6网络中链路层最小MTU是1280字节。IPv4中是576字节。
8.3 ICMP差错报文
请注意8.3.1到8.3.5章节都属于ICMP差错报文。
不会用ICMP差错报文响应以下报文：
另一个ICMP差错报文。
头部损坏的数据报（例如校验和错误）。
IP层广播或组播数据。
链路层广播或组播帧数据。
无效地址（零地址、环回地址、广播地址，组播地址）
第一个之外的分片。
发送ICMP差错报文：应包含导致错误数据报的IP头副本，包括IP选项和原始IP载荷，生成的ICMP数据报大小不超过网络最小MTU。
差错报文包含原始IP包载荷作用：
使接收ICMP差错报文主机能根据IP头中协议或下一个头部将该差错报文传递到对应传输层和应用进程。
8.3.1 扩展的ICMP和多部报文
扩展的ICMP差错报文： 使ICMP差错报文包含额外信息以提供更多诊断信息。
用ICMP中代码字段指明具体原因，实现扩展功能。
后续章节详解。
8.3.2 目的不可达和数据包太大
ICMPv4目的不可达差错报文：
网络不可达：code 0，无路由信息。
主机不可达：Code 1，如目标主机关机等。
协议不可达：Code 2，目标主机无法处理数据包传输层协议。
端口不可达：Code 3，该端口未打开或没有对应端口的应用程序。
需要进行分片，但设置了DF位：Code 4
源站选路失败：Code 5，IP包中包含源站路由选项，但无法按照指定路由转发数据包。
ICMPv6目的不可达差错报文：
无路由：code 0，无路由信息。
目的地被管理员禁止通信：code 1
源地址的范围之外：code 2，如访问公网时，源IP地址是本地链路地址，不属于全局地址。
地址不可达：code 3，目标主机未响应或不可达
端口不可达：code 4
源地址失败进/出策略：code 5，如因为接口ACL导致数据报无法传递。
数据包太大差错报文
即PTB（Packet Too Big）
路由器转发的数据大于出接口MTU，但数据IP头设置了不分片位，则丢弃该数据，并回复PTB差错报文。
PTB报文中会包含路由器自身 MTU值，以告知源地址减小数据包。
因此该报文可用于PMTU发现，PMTU是路径中MTU最小值。
net.ipv4.icmp_ratemask = 6168（哪些ICMP报文有速率限制，对应code字段）
应用程序使用如下代码接口ICMP报文：
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
应用层收到ICMP差错报文后，可进行对应操作。
8.3.3 重定向
使用不多。
主机根据ICMP重定向报文信息来更新转发表
8.3.4 ICMP 超时
IPv4头部中TTL字段：表示丢弃前最多可经过的路由器跳数。
IPv6头部中同样有跳数限制（Hop Limit）字段表示。
超时报文差错报文：
TTL超时：Code 0，指示数据报TTL值已减至零。
分片重组超时：Code 1，指示数据报片段重组未能在一定时间内完成。
traceroute原理：
主机先发送IPv4 TTL=1数据，到达第一个路由器，此时TTL到期，路由器回复ICMPv4超时报文。主机下一次数据包TTL加1。导致在更远一跳路由器超时，并回复ICMP超时报文，重复该过程。
ICMP响应报文中包含响应路由器自身IP，由此得到沿途所有路由器IP。
8.3.5 参数问题
场景：IP头部存在不可修复错误。
该报文是"包罗万象"的错误指示器。无法指明具体原因，但会指出错误相对IP头部的偏移值。
ICMPv6中细分为三种：
错误头部字段。
无法识别下一个头部。
无法识别IPv6选项。
8.4 ICMP查询/信息类报文
注意：8.3 讲解的全是ICMP差错报文。
广泛使用的ICMP查询/信息类报文：回显请求，回显应答（ping使用）
8.4.1 回显请求 / 应答
即ping使用的ICMP报文类型。
回显请求报文大小任意（但受限于IP数据报大小），回显应答时需要将收到数据返回给发送者，即使需要IP分片。
字段介绍：
标识符：UNIX用发送进程PID表示。方便识别同一主机多个ping程序。
序列号：从0开始，每个回显请求加1。方便查看丢包、重复问题。
可选数据：如ping在回显请求和应答包含本地时，方便计算RTT。
之前提过NAT处理ICMP时，会结合标识符和序列号进行NAT转换，因为ICMP报文没有端口号信息。
ping -b 10.0.0.254
ping广播地址作用：
子网所有主机收到该ping包后，都需要响应，所以都需要知道ping主机的MAC，于是都向ping主机发ARP请求，最终快速广播ping主机ARP。
Linux默认允许回复CMP应答报文给广播地址的ICMP请求。
8.4.2 路由器发现：路由器请求RS和通告RA
路由器发现：RD（Router Discovery）
RD：IPv4使用少。主要用于IPv6，是IPv6 SLAAC功能一部分。
IPv6 RD包括：
路由器请求RS（Router Solicitation）报文
路由器通告RA（Router Advertisement）报文
ICMP type 133，表示路由器请求RS。请求网络配置，如DNS，IPv6网络前缀。
ICMP type 134，表示路由器通告RA。要么用于回复RS，要么周期多播发送。
使用场景：
无状态地址配置：RA中包含网络前缀信息。
8.4.3 本地代理地址发现请求/应答
允许移动网络IPv6节点在移动时保持其IPv6地址不变，并且可以在外部网络上通过本地代理进行通信。
8.4.4 移动前缀请求/通告
当节点的本地地址将无效时，请求更新路由前缀。
8.4.5 移动IPv6快速切换报文
改善IP层切换延迟
8.4.6 组播侦听查询/报告/完成
允许节点查询或报告本地链路上的组播组成员信息，并执行组播组成员的管理。
8.4.7 版本2组播侦听发现
8.4.8 组播路由器发现
通过ICMPv6组播路由器发现报文，主机确定哪些路由器支持 IPv6 组播，从而决定是否启用 IPv6 组播功能。
8.5 IPv6中的邻居发现
邻居发现：（Neighbor Discovery，ND），类似IPv4的ARP。
IPv6中没有广播地址。
ND用于在同一个链路或者网段的节点找到彼此，确定一个邻居是否变得可用。
ND使用ICMPv6报文。
ND包含：
邻居请求NS（Neighbor Solicitation），ICMP type为135。
邻居通告NA（Neighbor Advertisement），ICMP type为136。
功能：地址解析，邻居发现，地址自动配置。
8.5.1 ICMPv6路由器请求和通告
路由器通告（RA）报文：
通告网络前缀，MTU，DNS，NTP服务器等配置。
通常会定期发送，或者用于响应路由器请求（RS）报文。
RS报文目的IP：ff02::2（所有路由器组播地址）
RA报文目的IP：ff02::1（所有节点的组播地址）或者单播RS主机
结合无状态DHCPv6 SLAAC使用。
8.5.2 ICMPv6邻居请求和通告
ICMPv6中的邻居请求（NS）报文：取代IPv4 ARP
目的：
IPv6中ARP功能，获取IPv6地址对应MAC。
检测附近节点是否可达。
8.5.3 ICMPv6反向邻居发现请求/通告
在帧中继网络中确定给定的MAC地址对应IPv6地址
8.5.4邻居不可达检测
（Neighbor Unreachability Detection, NUD）
定期检测邻居节点的存活状态
如果检测到邻居不可达，更新邻居表和路由表，切换到备用网络。
8.5.5安全邻居发现
安全邻居发现（Secure Neighbor Discovery，SEND）
安全性增强的邻居发现协议。
作用：
邻居发现，且解决传统IPv6邻居发现过程安全漏洞。
8.5.6 ICMPv6邻居发现选项
使用一些可选的选项（Options）来提供额外信息或配置。
源/目标链路层地址选项
前缀信息选项PIO
重定向头部选项
MTU 选项
通告间隔选项
源和目标地址列表选项
时间戳选项
随机数选项
证书选项
IP地址/前缀选项
链路层地址选项
邻居通告确认选项
路由信息选项
递归DNS服务器选项
切换密钥请求选项
切换密钥应答选项
8.6 ICMPv4 和 ICMPv6 转换
8.7 与ICMP相关的攻击
分为3类：
泛洪（flood）：DoS
炸弹（bomb）：发送特殊构造报文，导致IP或者ICMP的处理崩溃。
信息泄露（information disclosure）