ICMP屬於哪一層協議

一、什麼是ICMP

ICMP是Internet控制報文協議(Internet Control Message Protocol)的縮寫，是TCP/IP協議棧中的一個重要協議。

ICMP用於傳遞有關通信狀態、錯誤和網路擁塞等信息。它主要是為了幫助網路管理員診斷和解決網路問題。

二、ICMP協議結構

ICMP報文是放在IP數據報的數據部分中，它通常包括ICMP報頭和ICMP數據兩部分。

ICMP報頭一般包含以下欄位：

 0                   1                   2                   3   
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     Type      |     Code      |          Checksum             |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     Identifier        |      Sequence Number                |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

具體欄位含義：

• Type：指示ICMP報文類型，CP1是回顯請求，CP2是回顯應答。
• Code：對Type進行細分，類型為1時，Code可以是0（Echo Request）或8（Echo Reply）。
• Checksum：ICMP頭部和數據的16位的校驗和。計算校驗和時採用補碼求和的方式。
• Identifier：用於標識此請求的ID值。通常是惟一的，因此可以與其他回顯請求區分開來。
• Sequence Number：序列號值。可以將該欄位視為用於識別每個回顯請求的附加信息。

三、ICMP屬於哪一層協議

ICMP作為IP層的一個可選模塊，使用IP作為它的傳輸層協議。從這個角度來看，ICMP屬於網路層協議。

ICMP主要用於網路的控制與管理，在TCP/IP的體系結構中，應當歸類於網路層，但從實現方式上看，ICMP作為IP的協議擴展模塊，天然屬於IP層。

四、ICMP應用示例

下面是一個使用Python實現ICMP PING命令的示例：

import os, struct, socket, select, time

ICMP_ECHO_REQUEST = 8

def checksum(source_string):
    sum = 0
    count_to = (len(source_string) / 2) * 2
    for count in xrange(0, count_to, 2):
        this_val = ord(source_string[count + 1]) * 256 + ord(source_string[count])
        sum = sum + this_val
        sum = sum & 0xffffffff

    if count_to > 16) + (sum & 0xffff)
    sum = sum + (sum >> 16)
    answer = ~sum
    answer = answer & 0xffff
    answer = answer >> 8 | (answer << 8 & 0xff00)
    return answer

def receive_one_ping(icmp_socket, ID, timeout):
    time_left = timeout

    while True:
        started_select = time.time()
        ready_to_read = select.select([icmp_socket], [], [], time_left)
        how_long_in_select = (time.time() - started_select)
        if ready_to_read[0] == []:  # Timeout
            return

        time_received = time.time()
        rec_packet, addr = icmp_socket.recvfrom(1024)

        icmp_header = rec_packet[20:28]
        type, code, checksum, packet_ID, sequence = struct.unpack(
            "bbHHh", icmp_header
        )
        # Filters out the echo request itself.
        if type != ICMP_ECHO_REQUEST or packet_ID != ID:
            continue
        return time_received - started_select

def send_one_ping(icmp_socket, dest_addr, ID):
    dest_addr = socket.gethostbyname(dest_addr)

    my_checksum = 0

    header = struct.pack("bbHHh", ICMP_ECHO_REQUEST, 0, my_checksum, ID, 1)
    data = struct.pack("d", time.time())

    my_checksum = checksum(header + data)

    if os.name == "nt":
        # 注意：不同的操作系統對於SOCK_RAW的定義不同
        # 而我們需要通過socket.IPPROTO_ICMP來獲取其中的ICMP協議
        protocol_type = socket.IPPROTO_ICMP
    else:
        protocol_type = socket.IPPROTO_ICMP

    header = struct.pack(
        "bbHHh", ICMP_ECHO_REQUEST, 0, socket.htons(my_checksum), ID, 1
    )
    packet = header + data

    while packet:
        # 發送數據報
        sent = icmp_socket.sendto(packet, (dest_addr, 1))

        packet = packet[sent:]

def ping(dest_addr, timeout=2, count=4):
    icmp = socket.getprotobyname("icmp")
    # 創建一個原始套接字
    icmp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, icmp)

    my_ID = os.getpid() & 0xFFFF

    for i in xrange(count):
        send_one_ping(icmp_socket, dest_addr, my_ID)
        delay = receive_one_ping(icmp_socket, my_ID, timeout)
        if delay is None:
            print("Timeout")
        else:
            print("Reply from {}: delay={:.3f}ms".format(dest_addr, delay * 1000))
        time.sleep(1)

    icmp_socket.close()

ping("www.baidu.com")