ICMP 協定與分析

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4-5 ICMP 協定與分析

內容：

4-5-1 ICMP 協定功能

4-5-2 ICMP 封包格式

4-5-3 ICMP 擷取與分析 - Wireshark

4-5-4 ICMP 擷取與分析 - Packet Tracer

4-5-1 ICMP 協定功能

根據我們的瞭解 IP 網路是一種不可靠的傳輸方式，傳送中的封包必須經過多層路由器的轉送才能到達目的地，因此，在發送封包之前，我們很難預測該封包是否可以安全到達目的地。我們也很迫切地想知道目前網路的狀況，尤其在傳送失敗時，更想瞭解問題出在什麼地方。TCP/IP 網路中提供一種稱之為『網際控制訊息協定』（Internet Control Message Protocol, ICMP）的通訊軟體，用來偵測網路的狀況。在 IP 網路上，任何一部主機或路由器皆設置有 ICMP 協定，它們之間就可以利用 ICMP 來互相交換網路目前的狀況訊息，例如，主機不存在、網路斷線等等狀況。ICMP 訊息的產生有下列兩種情況：

(1) 障礙通知：當 IP 封包傳送當中，在某一網路上發生問題而無法繼續傳送，則會回應 ICMP 訊息給原封包傳送端。如圖 4-14 所示，訊號_1是由 Router_A 回應；或是由 Router_B 回應訊號_2；也有可能是由主機 B 回應訊號_3。

(2) 狀況查詢：可以發送 ICMP 來查詢目前網路的情況。如圖 4-15 中，主機 A 發送 ICMP 查詢訊息，有可能由路由器回應（訊號_1 和訊號_2），或由主機 B 回應訊號_3。

圖 4-14 ICMP 障礙通知

圖 4-15 ICMP 網路狀況查詢

4-5-2 ICMP 封包格式

ICMP 封包無法直接傳送到網路上，必須如同 TCP 封包一樣被嵌入 IP 封包內（如表 4-1），以 IP 方式傳送，包裝在 IP 內的封包格式，如圖 4-16 所示。

圖 4-16 ICMP 封包嵌入 IP 封包內傳送

ICMP 封包的長度並不固定，隨著各種訊息型態而有不同的長度，圖 5-28 為 ICMP 封包格式，其各欄位功能如下：

● 訊息型態（Message Type）：表示該 ICMP 所欲控制之訊息型態，共有 13 種型態，訊息型態之型態代表值如表 4-2 所示。

● 編碼（Code）：對各種訊息型態進一步說明工作內容。

● 檢查集檢查碼（Checksum）：對該封包檢查集錯誤偵測。

● 訊息說明（Message description）：依照不同的控制訊息，而有不同的說明方式。

● 訊息資料（Message Data）：依照不同的控制訊息，而有不同的資料表示。

圖 4-17 ICMP 封包格式

表 4-2 ICMP 訊息型態

Message Type	ICMP 訊息功能
0	Echo Reply（回應答覆）
3	Destination Unreachable（目的地無法到達）
4	Source Quench（來源抑制）
5	Redirect（改變傳輸路徑）
8	Echo Request（回應要求）
9	Router Advertisement（路由器宣傳）
10	Router Solicitation（路由器懇請）
11	Time Exceeded for a Datagram（溢時傳輸）
12	Parameter Problem on a Datagram（參數問題）
13	Timestamp Request（時間標籤要求）
14	Timestamp Reply（時間標籤回覆）
15	Information Request（資訊要求）（停用）
16	Information Reply（資訊回覆）（停用）
17	Address Mask Request（位址遮罩要求）
18	Address Mask Reply（位址遮罩回覆）

4-5-3 ICMP 擷取與分析 - Wireshark

(A) 系統分析

ICMP 訊息封包有許多型態，我們以最常見的 Echo Request 與 Echo Reply 兩訊訊息來驗證，此兩訊息主要構成 Ping 命令。Ping 命令功能是測試網路連線是否正常，譬如，某主機執行 ping 192.168.1.1 命令，則由主機發送 ICMP Echo Request 給 192.168.1.1 主機，該主機如收到此封包，則會應 ICMP Echo Reply 訊息給發送者，如此連續測試若干次，如果正常回應多次表示網路狀況良好；如果正常回應次數不多，則表示網路雖然可連線，但線路狀況不甚理想，必須尋找其他途徑解決問題；甚至都沒有回應，則表示網路不通。

圖 4-18 擷取 ICMP 封包網路

我們利用 IP 封包標頭的 Protocol 欄位來辨識是否是 ICMP 封包，如 ip.pro = 0x01，則表示訊息內所乘載的 ICMP 封包。又利用 ICMP 標頭內的 Message Type 欄位來辨識訊息型態，如 MT=8 則是 Echo Request; MT=0 則是 Echo Reply。

(B) 擷取工具

我們需要用到下列工具：

█ Wireshark 網路封包分析器(安裝於 Windows 7)。

█ Windows 命令提示字元(192.168.1.102)：執行 ping 192.168.1.1 命令。

(D) 擷取封包步驟

(1) 開啟Wireshark：

█ 擷取條件：host 192.168.1.102、

█ 顯示篩選條件：ip.proto == 0x01(ICMP 封包)、

█ 再選擇介面卡，如下：

(2) 開啟Windows 命令提示字元，執行 > ping 192.168.1.1

(3) 在 Wireshark 視窗按暫停。

(E) ICMP 協定分析

(1) Echo Request 封包分析

首先觀察 Echo request 封包格式 (序號 3)，由協定分析視窗比對出個欄位內容如下：

● Type：8 (Echo request)

● Code：0

● Checksum：0x4d52

● Identifier：(0x0001)(0x0009)

● Sequence number：(0x0009)(0x0900)

(2) Echo reply 封包

Echo reply(序號 4) 封包分析如下：

● Type：0 (Echo reply)

● Code：0

● Checksum：0x5552

4-5-4 ICMP 擷取與分析 – Packet Tracer

(A) 系統分析

(B) 網路規劃

吾人利用 Packet Tracer 設計一個簡單網路，包含有三個 PC 電腦，期望網路環境如下：

網路區段	Gateway/DNS	名稱	IP 位址	連接埠口
192.168.0.0/ 255.255.255.0	192.168.0.254/ 168.95.1.1	PC0	192.168.0.1	HUB(Fa0)
		PC1	192.168.0.2	HUB(Fa1)
		PC2	192.168.0.3	HUB(Fa2)