目錄

8.1 引言

8.1.1 在IPv4和IPv6中的封裝

8.2 ICMP 報文

8.2.1 ICMPv4 報文

8.2.2?ICMPv6 報文

8.2.3 處理ICMP報文

8.3?ICMP差錯報文

8.3.1 擴展的ICMP和多部報文

8.3.2 目的不可達和數據包太大

8.3.3 重定向

8.3.4 ICMP 超時

8.3.5 參數問題

8.4 ICMP查詢/信息類報文

8.4.1 回顯請求 / 應答

8.4.2 路由器發現：路由器請求RS和通告RA

8.4.3 本地代理地址發現請求/應答

8.4.4 移動前綴請求/通告

8.4.5 移動IPv6快速切換報文

8.4.6 組播偵聽查詢/報告/完成

8.4.7 版本2組播偵聽發現

8.4.8 組播路由器發現

8.5 IPv6中的鄰居發現

8.5.1 ICMPv6路由器請求和通告

8.5.2 ICMPv6鄰居請求和通告

8.5.3 ICMPv6反向鄰居發現請求/通告

8.5.4鄰居不可達檢測

8.5.5安全鄰居發現

8.5.6 ICMPv6鄰居發現選項

8.6 ICMPv4 和 ICMPv6 轉換

8.7 與ICMP相關的攻擊

8.8 總結

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8.1 引言

ICMP位于網絡層和傳輸層之間。

因為路由器緩沖區溢出的丟包不會觸發任何ICMP差錯報文。而由TCP等處理（重傳等）。

黑客在大量攻擊中使用ICMP。由于擔心攻擊，通常防火墻封阻ICMP報文，特別是邊界路由器。此時診斷程序（ping, traceroute）無法正常工作。

ICMPv6包含：

????????錯誤報告。

????????鄰居請求，鄰居通告。

????????路由器請求，路由器通告。

????????重定向：優化路由。

????????報文過濾： 引入Packet Too Big報文，通知源主機包超過了鏈路層MTU。

8.1.1 在IPv4和IPv6中的封裝

報文格式：

其中ICMPv4頭：

字段介紹：

????????類型：指定報文類型，常用8個值。

????????代碼：進一步指定報文類型。

????????校驗和：IP層沒有對載荷完整性保護。所以ICMP需包含校驗和。

8.2 ICMP 報文

ICMP報文分類：

????????差錯報文：用于通知發送端數據包傳輸中的錯誤情況。

????????查詢/信息類報文：用于信息采集和配置。

8.2.1 ICMPv4 報文

差錯報文：

????????目的不可達（類型3），重定向（類型5），超時（類型11 ），參數問題（類型12）

查詢/信息類報文：

????????回顯請求（類型8），回顯應答（類型0），路由器通告（類型9），路由器請求（類型10）

其中重定向報文目的：指導主機或路由器改變路由決策，將數據發送到更優路徑上。

8.2.2?ICMPv6 報文

ICMPv6不僅包含差錯和查詢/信息類報文，還有大量IPv6路由器和主機的配置，如RS，RA，NS，NA。

ICMPv6類型字段值：

????????從0到127是差錯類報文，從128到255是信息類報文。

ICMPv6也使用代碼字段。

ICMPv6還支持大量標準選項，而ICMPv4不支持選項。

8.2.3 處理ICMP報文

收到重定向報文：會更新路由表。

目的不可達報文：可用于路徑MTU發現（PMTUD）

ICMPv6報文處理規則：

????????1. 收到未知ICMPv6差錯報文，須傳遞給上層產生差錯報文的進程。

????????2. 收到未知ICMPv6信息類報文，丟棄。

????????3. 發送ICMPv6差錯報文時，應盡可能多地包含導致差錯的原始IPv6報文，但不超過最小的IPv6 MTU （ 1280字節）

????????4. IPv6節點須限制發送ICMPv6差錯報文速率。

IPv6網絡中鏈路層最小MTU是1280字節。IPv4中是576字節。

8.3?ICMP差錯報文

請注意8.3.1到8.3.5章節都屬于ICMP差錯報文。

不會用ICMP差錯報文響應以下報文：

????????另一個ICMP差錯報文。

????????頭部損壞的數據報（例如校驗和錯誤）。

????????IP層廣播或組播數據。

????????鏈路層廣播或組播幀數據。

????????無效地址（零地址、環回地址、廣播地址，組播地址）

????????第一個之外的分片。

發送ICMP差錯報文：應包含導致錯誤數據報的IP頭副本，包括IP選項和原始IP載荷，生成的ICMP數據報大小不超過網絡最小MTU。

差錯報文包含原始IP包載荷作用：

????????使接收ICMP差錯報文主機能根據IP頭中協議或下一個頭部將該差錯報文傳遞到對應傳輸層和應用進程。

8.3.1 擴展的ICMP和多部報文

擴展的ICMP差錯報文： 使ICMP差錯報文包含額外信息以提供更多診斷信息。

用ICMP中代碼字段指明具體原因，實現擴展功能。

后續章節詳解。

8.3.2 目的不可達和數據包太大

ICMPv4目的不可達差錯報文：

????????網絡不可達：code 0，無路由信息。

????????主機不可達：Code 1，如目標主機關機等。

????????協議不可達：Code 2，目標主機無法處理數據包傳輸層協議。

????????端口不可達：Code 3，該端口未打開或沒有對應端口的應用程序。

????????需要進行分片，但設置了DF位：Code 4

????????源站選路失敗：Code 5，IP包中包含源站路由選項，但無法按照指定路由轉發數據包。

ICMPv6目的不可達差錯報文：

????????無路由：code 0，無路由信息。

????????目的地被管理員禁止通信：code 1

????????源地址的范圍之外：code 2，如訪問公網時，源IP地址是本地鏈路地址，不屬于全局地址。

????????地址不可達：code 3，目標主機未響應或不可達

????????端口不可達：code 4

????????源地址失敗進/出策略：code 5，如因為接口ACL導致數據報無法傳遞。

數據包太大差錯報文

????????即PTB（Packet Too Big）

????????路由器轉發的數據大于出接口MTU，但數據IP頭設置了不分片位，則丟棄該數據，并回復PTB差錯報文。

????????PTB報文中會包含路由器自身 MTU值，以告知源地址減小數據包。

????????因此該報文可用于PMTU發現，PMTU是路徑中MTU最小值。

net.ipv4.icmp_ratemask = 6168（哪些ICMP報文有速率限制，對應code字段）

應用程序使用如下代碼接口ICMP報文：

????????sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);

????????應用層收到ICMP差錯報文后，可進行對應操作。

8.3.3 重定向

使用不多。

主機根據ICMP重定向報文信息來更新轉發表

8.3.4 ICMP 超時

IPv4頭部中TTL字段：表示丟棄前最多可經過的路由器跳數。

IPv6頭部中同樣有跳數限制（Hop Limit）字段表示。

超時報文差錯報文：

????????TTL超時：Code 0，指示數據報TTL值已減至零。

????????分片重組超時：Code 1，指示數據報片段重組未能在一定時間內完成。

traceroute原理：

????????主機先發送IPv4 TTL=1數據，到達第一個路由器，此時TTL到期，路由器回復ICMPv4超時報文。主機下一次數據包TTL加1。導致在更遠一跳路由器超時，并回復ICMP超時報文，重復該過程。

ICMP響應報文中包含響應路由器自身IP，由此得到沿途所有路由器IP。

8.3.5 參數問題

場景：IP頭部存在不可修復錯誤。

????????該報文是"包羅萬象”的錯誤指示器。無法指明具體原因，但會指出錯誤相對IP頭部的偏移值。

ICMPv6中細分為三種：

????????錯誤頭部字段。

????????無法識別下一個頭部。

????????無法識別IPv6選項。

8.4 ICMP查詢/信息類報文

注意：8.3 講解的全是ICMP差錯報文。

廣泛使用的ICMP查詢/信息類報文：回顯請求，回顯應答（ping使用）

8.4.1 回顯請求 / 應答

即ping使用的ICMP報文類型。

回顯請求報文大小任意（但受限于IP數據報大小），回顯應答時需要將收到數據返回給發送者，即使需要IP分片。

字段介紹：

????????標識符：UNIX用發送進程PID表示。方便識別同一主機多個ping程序。

????????序列號：從0開始，每個回顯請求加1。方便查看丟包、重復問題。

????????可選數據：如ping在回顯請求和應答包含本地時，方便計算RTT。

????????之前提過NAT處理ICMP時，會結合標識符和序列號進行NAT轉換，因為ICMP報文沒有端口號信息。

ping -b 10.0.0.254

ping廣播地址作用：

????????子網所有主機收到該ping包后，都需要響應，所以都需要知道ping主機的MAC，于是都向ping主機發ARP請求，最終快速廣播ping主機ARP。

Linux默認允許回復CMP應答報文給廣播地址的ICMP請求。

8.4.2 路由器發現：路由器請求RS和通告RA

路由器發現：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：

????????路由器請求RS（Router Solicitation）報文

????????路由器通告RA（Router Advertisement）報文

ICMP type 133，表示路由器請求RS。請求網絡配置，如DNS，IPv6網絡前綴。

ICMP type 134，表示路由器通告RA。要么用于回復RS，要么周期多播發送。

使用場景：

????????無狀態地址配置：RA中包含網絡前綴信息。

8.4.3 本地代理地址發現請求/應答

允許移動網絡IPv6節點在移動時保持其IPv6地址不變，并且可以在外部網絡上通過本地代理進行通信。

8.4.4 移動前綴請求/通告

當節點的本地地址將無效時，請求更新路由前綴。

8.4.5 移動IPv6快速切換報文

改善IP層切換延遲

8.4.6 組播偵聽查詢/報告/完成

允許節點查詢或報告本地鏈路上的組播組成員信息，并執行組播組成員的管理。

8.4.7 版本2組播偵聽發現

8.4.8 組播路由器發現

通過ICMPv6組播路由器發現報文，主機確定哪些路由器支持 IPv6 組播，從而決定是否啟用 IPv6 組播功能。

8.5 IPv6中的鄰居發現

鄰居發現：（Neighbor Discovery，ND），類似IPv4的ARP。

IPv6中沒有廣播地址。

ND用于在同一個鏈路或者網段的節點找到彼此，確定一個鄰居是否變得可用。

ND使用ICMPv6報文。

ND包含：

????????鄰居請求NS（Neighbor Solicitation），ICMP type為135。

????????鄰居通告NA（Neighbor Advertisement），ICMP type為136。

功能：地址解析，鄰居發現，地址自動配置。

8.5.1 ICMPv6路由器請求和通告

路由器通告（RA）報文：

????????通告網絡前綴，MTU，DNS，NTP服務器等配置。

????????通常會定期發送，或者用于響應路由器請求（RS）報文。

RS報文目的IP：ff02::2（所有路由器組播地址）

RA報文目的IP：ff02::1（所有節點的組播地址）或者單播RS主機

結合無狀態DHCPv6 SLAAC使用。

8.5.2 ICMPv6鄰居請求和通告

ICMPv6中的鄰居請求（NS）報文：取代IPv4 ARP

目的：

????????IPv6中ARP功能，獲取IPv6地址對應MAC。

????????檢測附近節點是否可達。

8.5.3 ICMPv6反向鄰居發現請求/通告

在幀中繼網絡中確定給定的MAC地址對應IPv6地址

8.5.4鄰居不可達檢測

（Neighbor Unreachability Detection, NUD）

定期檢測鄰居節點的存活狀態

如果檢測到鄰居不可達，更新鄰居表和路由表，切換到備用網絡。

8.5.5安全鄰居發現

安全鄰居發現（Secure Neighbor Discovery，SEND）

安全性增強的鄰居發現協議。

作用：

????????鄰居發現，且解決傳統IPv6鄰居發現過程安全漏洞。

8.5.6 ICMPv6鄰居發現選項

使用一些可選的選項（Options）來提供額外信息或配置。

源/目標鏈路層地址選項

前綴信息選項PIO

重定向頭部選項

MTU 選項

通告間隔選項

源和目標地址列表選項

時間戳選項

隨機數選項

證書選項

IP地址/前綴選項

鏈路層地址選項

鄰居通告確認選項

路由信息選項

遞歸DNS服務器選項

切換密鑰請求選項

切換密鑰應答選項

8.6 ICMPv4 和 ICMPv6 轉換

8.7 與ICMP相關的攻擊

分為3類：

泛洪（flood）：DoS

炸彈（bomb）：發送特殊構造報文，導致IP或者ICMP的處理崩潰。

信息泄露（information disclosure）

8.8 總結