📑 Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP
ICMP (англ. Internet Control Message Protocol — протокол межсетевых управляющих сообщений) — сетевой протокол, входящий в стек протоколов TCP/IP. В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, например, запрашиваемая услуга недоступна, или хост, или маршрутизатор не отвечают. Также на ICMP возлагаются некоторые сервисные функции.
Протокол ICMP описал в RFC 792 от 1981 года Jon Postel (с дополнениями в RFC 950). ICMP является стандартом Интернета (входит в стандарт STD 5 вместе с IP). Хотя формально протокол использует IP (ICMP-пакеты инкапсулируются в IP пакеты), он является неотъемлемой частью IP и обязателен при реализации стека TCP/IP. Текущая версия ICMP для IPv4 называется ICMPv4. В IPv6 существует аналогичный протокол ICMPv6.
Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP (Internet Control Message Protocol) позволяет маршрутизатору сообщить конечному узлу об ошибках, с которыми машрутизатор столкнулся при передаче какого-либо IP-пакета от данного конечного узла.
Управляющие сообщения ICMP не могут направляться промежуточному маршрутизатору, который участвовал в передаче пакета, с которым возникли проблемы, так как для такой посылки нет адресной информации – пакет несет в себе только адрес источника и адрес назначения, не фиксируя адреса промежуточных маршрутизаторов.
Протокол ICMP – это протокол сообщения об ошибках, а не протокол коррекции ошибок. Конечный узел может предпринять некоторые действия для того, чтобы ошибка больше не возникала, но эти действия протоколом ICMP не регламентируются.
Каждое сообщение протокола ICMP передается по сети внутри пакета IP. Пакеты IP с сообщениями ICMP маршрутизируются точно так же, как и любые другие пакеты, без приоритетов, поэтому они также могут теряться. Кроме того, в загруженной сети они могут вызывать дополнительную загрузку маршрутизаторов. Для того, чтобы не вызывать лавины сообщения об ошибках, потери пакетов IP, переносящие сообщения ICMP об ошибках, не могут порождать новые сообщения ICMP.
Формат сообщений протокола ICMP
Существует несколько типов сообщений ICMP. Каждый тип сообщения имеет свой формат, при этом все они начинаются с общих трех полей: 8-битного целого числа, обозначающего тип сообщения (TYPE), 8-битного поля кода (CODE), который конкретизирует назначение сообщения, и 16-битного поля контрольной суммы (CHECKSUM). Кроме того, сообщение ICMP всегда содержит заголовок и первые 64 бита данных пакета IP, который вызвал ошибку. Это делается для того, чтобы узел-отправитель смог более точно проанализировать причину ошибки, так как все протоколы прикладного уровня стека TCP/IP содержат наиболее важную информацию для анализа в первых 64 битах своих сообщений.
Поле типа может иметь следующие значения:
| ICMP-сообщение | Описание сообщения | |
| Тип | Код | |
| 0 | Эхо-ответ (ping-отклик) | |
| 3 | Адресат недостижим | |
| 0 | * Сеть недостижима | |
| 1 | * ЭВМ не достижима | |
| 2 | * Протокол не доступен | |
| 3 | * Порт не доступен | |
| 4 | * Необходима фрагментация сообщения | |
| 5 | * Исходный маршрут вышел из строя | |
| 6 | * Сеть места назначения не известна | |
| 7 | * ЭВМ места назначения не известна | |
| 8 | * Исходная ЭВМ изолирована | |
| 9 | * Связь с сетью места назначения административно запрещена | |
| 10 | * Связь с ЭВМ места назначения административно запрещена | |
| 11 | * Сеть не доступна для данного вида сервиса | |
| 12 | * ЭВМ не доступна для данного вида сервиса | |
| 13 | * Связь административно запрещена с помощью фильтра. | |
| 14 | * Нарушение старшинства ЭВМ | |
| 15 | * Дискриминация по старшинству | |
| 4 | 0 | * Отключение источника при переполнении очереди (quench) |
| 5 | Переадресовать (изменить маршрут) | |
| 0 | Переадресовать дейтограмму в сеть (устарело) | |
| 1 | Переадресовать дейтограмму на ЭВМ | |
| 2 | Переадресовать дейтограмму для типа сервиса (tos) и сети | |
| 3 | Переадресовать дейтограмму для типа сервиса и ЭВМ | |
| 8 | 0 | Эхо запроса (ping-запрос). |
| 9 | 0 | Объявление маршрутизатора |
| 10 | 0 | Запрос маршрутизатора |
| 11 | Для дейтограммы время жизни истекло (ttl=0): | |
| 0 | *при передаче | |
| 1 | * при сборке (случай фрагментации). | |
| 12 | * Проблема с параметрами дейтограммы | |
| 0 | * Ошибка в ip-заголовке | |
| 1 | * Отсутствует необходимая опция | |
| 13 | Запрос временной метки | |
| 14 | Временная метка-отклик | |
| 15 | Запрос информации (устарел) | |
| 16 | Информационный отклик (устарел) | |
| 17 | Запрос адресной маски | |
| 18 | Отклик на запрос адресной маски | |
Как видно из используемых типов сообщений, протокол ICMP представляет собой некоторое объединение протоколов, решающих свои узкие задачи.
Эхо-протокол
Протокол ICMP предоставляет сетевым администраторам средства для тестирования достижимости узлов сети. Эти средства представляют собой очень простой эхо-протокол, включающий обмен двумя типами сообщений: эхо-запрос и эхо-ответ. Компьютер или маршрутизатор посылают по интерсети эхо-запрос, в котором указывают IP-адрес узла, достижимость которого нужно проверить. Узел, который получает эхо-запрос, формирует и отправляет эхо-ответ и возвращает сообщение узлу – отправителю запроса. В запросе могут содержаться некоторые данные, которые должны быть возвращены в ответе. Так как эхо-запрос и эхо-ответ передаются по сети внутри IP-пакетов, то их успешная доставка означает нормальное функционирование всей транспортной системы интерсети.
Во многих операционных системах используется утилита ping, которая предназначена для тестирования достижимости узлов. Эта утилита обычно посылает серию эхо-запросов к тестируемому узлу и предоставляет пользователю статистику об утерянных эхо-ответах и среднем времени реакции сети на запросы.
Сообщения о недостижимости узла назначения
Когда маршрутизатор не может передать или доставить IP-пакет, он отсылает узлу, отправившему этот пакет, сообщение “Узел назначения недостижим” (тип сообщения – 3). Это сообщение содержит в поле кода значение, уточняющее причину, по которой пакет не был доставлен. Причина кодируется следующим образом:
| Код | Причина | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 | Сеть недостижима | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | Узел недостижим | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | Протокол недостижим | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | Порт недостижим | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | Требуется фрагментация, а бит DF установлен | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | Ошибка в маршруте, заданном источником | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6 | Сеть назначения неизвестна | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7 | Узел назначения неизвестен | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | Узел-источник изолирован | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9 | Взаимодействие с сетью назначения административно запрещено | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | Взаимодействие с узлом назначения административно запрещено | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 11 | Сеть недостижима для заданного класса сервиса | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | Узел недостижим для заданного класса сервиса | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Маршрутизатор, обнаруживший по какой-либо причине, что он не может передать IP-пакет далее по сети, должен отправить ICMP-сообщение узлу-источнику, и только потом отбросить пакет. Кроме причины ошибки, ICMP-сообщение включает также заголовок недоставленного пакета и его первые 64 бита поля данных.
Узел или сеть назначения могут быть недостижимы из-за временной неработоспособности аппаратуры, из-за того, что отправитель указал неверный адрес назначения, а также из-за того, что маршрутизатор не имеет данных о маршруте к сети назначения.
Недостижимость протокола и порта означают отсутствие реализации какого-либо протокола прикладного уровня в узле назначения или же отсутствие открытого порта протоколов UDP или TCP в узле назначения.
Ошибка фрагментации возникает тогда, когда отправитель послал в сеть пакет с признаком DF, запрещающим фрагментацию, а маршрутизатор столкнулся с необходимостью передачи этого пакета в сеть со значением MTU меньшим, чем размер пакета.
Перенаправление маршрута
Маршрутные таблицы у компьютеров обычно являются статическими, так как конфигурируются администратором сети, а у маршрутизаторов – динамическими, формируемыми автоматически с помощью протоколов обмена маршрутной информации. Поэтому с течением времени при изменении топологии сети маршрутные таблицы компьютеров могут устаревать. Кроме того, эти таблицы обычно содержат минимум информации, например, только адреса нескольких маршрутизаторов.
Для корректировки поведения компьютеров маршрутизатор может использовать сообщение протокола ICMP, называемое “Перенаправление маршрута” (Redirect).
Это сообщение посылается в том случае, когда маршрутизатор видит, что компьютер отправляет пакет некоторой сети назначения нерациональным образом, то есть не тому маршрутизатору локальной сети, от которого начинается более короткий маршрут к сети назначения.
Механизм перенаправления протокола ICMP позволяет компьютерам содержать в конфигурационном файле только IP-адреса его локальных маршрутизаторов. С помощью сообщений о перенаправлении маршрутизаторы будут сообщать компьютеру всю необходимую ему информацию о том, какому маршрутизатору следует отправлять пакеты для той или иной сети назначения. То есть маршрутизаторы передадут компьютеру нужную ему часть их таблиц маршрутизации.
В сообщении “Перенаправление маршрута” маршрутизатор помещает IP-адрес маршрутизатора, которым нужно пользоваться в дальнейшем, и заголовок исходного пакета с первыми 64 битами его поля данных. Из заголовка пакета узел узнает, для какой сети необходимо пользоваться указанным маршрутизатором.
- Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP
- DSL — высокоскоростная цифровая линия до пользователя (Digital Subscriber Line)
- Протокол транспортного уровня — UDP
- Основные сведения о DNS. Зоны и серверы DNS.
- Общие принципы функционирования NAT
- Протокол сетевого уровня — IP
- Сетевой уровень модели OSI. Общие понятия.
- Основные понятия DHCP
- Виртуальная локальная сеть — VLAN (Virtual Local Area Network)
- Устройства канального уровня модели OSI (L2)
- Канальный уровень модели OSI. Общие понятия.
- Физический уровень модели OSI
- Что такое QoS?
- Файлы и записи зон DNS
- Открытые DNS сервера
- Основные сведения о DNS. Введение.
- Коды ответа сервера по протоколу HTTP
- Модели OSI и TCP/IP
- Протоколы ARP и RARP
- Основные понятия WWW
- Что такое CSS?
- WebDAV
Протокол ICMP — что это и для чего нужен?
ICMP, который расшифровывается как Internet Control Message Protocol это протокол третьего уровня модели OSI, который используется для диагностики проблем со связностью в сети. Говоря простым языком, ICMP помогает определить может ли достичь пакет адреса назначения в установленные временные рамки. Обычно, ICMP “юзают» маршрутизаторы и устройства третьего уровня.
Для чего используется ICMP?
Основная цель ICMP это отчетность об ошибках. При соединении двух девайсов в сети, если часть данных не доходит до адреса назначения, теряется или превышает допустимые таймауты — ICMP генерирует ошибки.
Второе, и, пожалуй, одно из самых популярных применений ICMP это утилиты ping и traceroute. Термин “пинговать» как — раз связан с протоколом ICMP и “пинговать» хост — означает отправлять ICMP пакеты с целью понять, отвечает ли на них целевое устройство.
Про трассировку
Так и с “трассировкой». Когда говорят “сделайте трассировку маршрута» это означает, что мы хотим увидеть полный маршрут между хостом, на котором выполняется трассировка до хоста назначения. Трассировка покажет каждый из маршрутизаторов на пути до цели и время обработки и прохождения каждого из участков маршрута. Кстати, такой маршрут называется “хопом». Часто говорят: если от узла отправления до узла назначения на пути встретиться 7 маршрутизаторов, то говорят на пути будет 7 хопов. А если на 6 маршрутизаторе пакет обрабатывается дольше обычного, то в среде инженеров говорят “на 6 хопе повышенная задержка». Это один из базовых инструментов того, как можно понять, какой из сетевых узлов на маршруте пакет “сбоит». Именно в этом нам помогает протокол ICMP.
Про пинг
Теперь про ping. Можно сказать, это самый базовый инструмент инженера, который позволяет понять “»А жив ли хост?»
Помимо прочего, пинг поможет понять как долго пакет доходит до адреса назначения и, соответственно, поможет измерить задержку.
Работает ping предельно просто:
- Источник отправляет запрос вида ICMP echo request. Это выглядит как вопрос “бро, ты живой?»
- Получатель отправляет ответ источнику ICMP echo reply. Это звучит как ответ вида “да, бро, я жив, спасибо!»
- Время с момента отправки вопроса до получения ответа суммируется и считается за время пинга
Темная сторона ICMP
На самом деле, с помощью ICMP можно провести атаки на сеть. Эти атаки связаны с отказом устройства в обслуживании (denial-of-service, DoS). Например “флуд — атака», суть которой заключается в отправке огромного количества пинг (ICMP) — запросов на хоста назначения с разных источников. В итоге устройство отвечает кучей пакетов на разные адреса и перегружает собственные мощности и сетевой адаптер.
Так же, раньше была популярна атака Ping of Death. Если кратко, ее суть заключалась в следующем: злоумышленник намеренно отправляет пакет больше максимального размера. Такой пакет фрагментируется на сети на несколько частей, прилетает в буфер устройства и попадает в очередь на сборка пакета “воедино». Переполнение этой очереди приводило к подвисанию хоста и полному отказу в работе.
Что же, теперь вы знаете, что такое ICMP, почему и как он используется в утилитах ping и трассировке, а так же, какие виды атак можно выполнить с помощью ICMP.
Keep calm and Merion!