ВОПРОС 15 ICMP_ping_traceroute

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.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОДРОБНОСТИ

Протокол ICMP описан в RFC 792 (с дополнениями в RFC 950) и является стандартом Интернета (входит в стандарт STD 5 вместе с IP). Хотя формально ICMP 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.

ICMP-сообщение строится из IP-пакетов, сгенерировавших ICMP-ответ. IP инкапсулирует соответствующее ICMP-сообщение с новым заголовком IP (чтобы отправить ICMP-сообщение обратно отправителю) и передает полученные пакеты дальше.

Например, каждая машина (такая, как маршрутизатор), которая перенаправляет IP-пакеты, уменьшает Time to live (TTL) поля заголовка IP на единицу, если TTL достигает 0, ICMP-сообщение о превышении TTL отправляется на источник пакета.

Каждое ICMP-сообщение инкапсулируется непосредственно в пределах одного IP-пакета, и, таким образом, как и UDP, ICMP является ненадежным (надежным является TCP).

ICMP основан на протоколе IP. Его цели отличны от целей транспортных протоколов, таких как TCP и UDP: он, как правило, не используется для передачи и приема данных между конечными системами. ICMP не используется непосредственно в приложениях пользователей сети (исключение составляют инструменты Ping и Traceroute).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ICMP-СООБЩЕНИЙ

ICMP-сообщения (тип 12) генерируются при нахождении ошибок в заголовке IP-пакета (за исключением самих ICMP-пакетов, дабы не привести к бесконечно растущему потоку ICMP-сообщений об ICMP-сообщениях).

ICMP-сообщения (тип 3) генерируются маршрутизатором при отсутствии маршрута к адресату.

Утилита Ping, служащая для проверки возможности доставки IP-пакетов использует ICMP-сообщения с типом 8 (эхо-запрос) и 0 (эхо-ответ).

Утилита Traceroute, отображающая путь следования IP-пакетов, использует ICMP-сообщения с типом 11.

ICMP-сообщения с типом 5 используются маршрутизаторами для обновления записей в таблице маршрутизации отправителя.

ICMP-сообщения с типом 4 используются получателем (или маршрутизатором) для управления скоростью отправки сообщений отправителем.

ФОРМАТ ICMP

Типы пакетов ICMP (полный список)

• 0 — Эхо-ответ
• 1 — Зарезервировано
• 2 — Зарезервировано
• 3 — Адресат недоступен

код 0 — Сеть недостижима
код 1 — Узел недостижим
код 2 — Протокол недостижим
код 3 — Порт недостижим
код 4 — Необходима фрагментация, но установлен флаг ее запрета (DF)
код 5 — Неверный маршрут от источника
код 6 — Сеть назначения неизвестна
код 7 — Узел назначения неизвестен
код 8 — Узел источник изолирован
код 9 — Сеть административно запрещена
код 10 — Узел административно запрещен
код 11 — Сеть недоступна для ToS
код 12 — Узел недоступен для ToS
код 13 — Коммуникации административно запрещены
код 14 — Нарушение порядка предпочтения узлов
код 15 — Активно отсечение порядка предпочтения

• 4 — Сдерживание источника (отключение источника при переполнении очереди)
• 5 — Перенаправление

код 0 — Перенаправление пакетов в сеть
Код 1 — Перенаправление пакетов к узлу
Код 2 — Перенаправление для каждого типа обслуживания (TOS)
Код 3 — Перенаправление пакета к узлу для каждого типа обслуживания

• 6 — Альтернативный адрес узла
• 7 — Зарезервировано
• 8 — Эхо-запрос
• 9 — Объявление маршрутизатора (RFC-1256)

код 0 — Нормальное объявление маршрутизатора
код 16 — Не маршрутизировать обычный трафик

• 10 — Запрос маршрутизатора (RFC-1256)
• 11 — Превышение временного интервала (для дейтаграммы время жизни истекло)

код 0 — Время жизни пакета (TTL) истекло при транспортировке
код 1 — Время жизни пакета (время сборки фрагментов) истекло при дефрагментации

• 12 — Неверный параметр (проблема с параметрами дейтаграммы: ошибка в IP-заголовке или отсутствует необходимая опция)

код 0 — Указатель говорит об ошибке
код 1 — Отсутствует требуемая опция
код 2 — Некорректная длина

• 13 — Запрос метки времени
• 14 — Ответ с меткой времени
• 15 — Информационный запрос
• 16 — Информационный ответ
• 17 — Запрос адресной маски (RFC-950)
• 18 — Отклик на запрос адресной маски (RFC-950)
• 19 — Зарезервировано (для обеспечения безопасности)
• 20-29 — Зарезервировано (для экспериментов на устойчивость к ошибкам)
• 30 — Трассировка маршрута (RFC-1393)
• 31 — Ошибка преобразования датаграммы (RFC-1475)
• 32 — Перенаправление для мобильного узла
• 33 — IPv6 Where-Are-You (где вы находитесь)
• 34 — IPv6 I-Am-Here (я здесь)
• 35 — Запрос перенаправления для мобильного узла
• 36 — Отклик на запрос перенаправления для мобильного узла
• 37 — Запрос доменного имени (Domain Name Request)
• 38 — Ответ на запрос доменного имени (Domain Name Reply)
• 39 — SKIP
• 40 — Photuris

код 0 — Зарезервировано
код 1 — Неизвестный индекс параметров безопасности (Unkown Security Parameters Index)
код 2 — Параметры безопасности верны, но произошла ошибка аутентификации (Valid Security Parameters, but Authentication Failed)
код 3 — Параметры безопасности верны, но произошел сбой при расшифровке (Valid Security Parameters, but Decryption Failed)
код 4 — Требуется проверка подлинности (Need Authentication)
код 5 — Требуется авторизация (Need Authorization)

• 41-255 — Зарезервировано

ПРАВИЛА ГЕНЕРАЦИИ ПАКЕТОВ

1. При потере ICMP-пакета никогда не генерируется новый.
2. ICMP-пакеты никогда не генерируются в ответ на IP-пакеты с широковещательным или групповым адресом, чтобы не вызывать перегрузку в сети (так называемый "широковещательный шторм").
3. При повреждении фрагментированного IP-пакета ICMP-сообщение отправляется только после получения первого повреждённого фрагмента, поскольку отправитель всё равно повторит передачу всего IP-пакета целиком.

PING

ping — утилита для проверки соединений в сетях на основе TCP/IP, а также обиходное наименование самого запроса.

Первоначально словом «ping» (по созвучию) именовали направленный акустический сигнал противолодочных гидролокаторов («асдиков») времён Второй Мировой войны.

Утилита отправляет запросы (ICMP Echo-Request) протокола ICMP указанному узлу сети и фиксирует поступающие ответы (ICMP Echo-Reply). Время между отправкой запроса и получением ответа (RTT, от англ. Round Trip Time) позволяет определять двусторонние задержки (RTT) по маршруту и частоту потери пакетов, то есть косвенно определять загруженность на каналах передачи данных и промежуточных устройствах.

В разговорной речи пингом называют также время, затраченное на передачу пакета информации в компьютерных сетях от клиента к серверу и обратно от сервера к клиенту.

Полное отсутствие ICMP-ответов может также означать, что удалённый узел (или какой-либо из промежуточных маршрутизаторов) блокирует ICMP Echo-Reply или игнорирует ICMP Echo-Request.

Программа ping является одним из основных диагностических средств в сетях TCP/IP и входит в поставку всех современных сетевых операционных систем. Функциональность ping также реализована в некоторых встроенных ОС маршрутизаторах, доступ к результатам выполнения ping для таких устройств по протоколу SNMP определяется RFC 2925 (Definitions of Managed Objects for Remote Ping, Traceroute, and Lookup Operations).

Так как для отправки ICMP-пакетов требуется создавать raw-сокеты

, для выполнения программы ping в UNIX-системах необходимы права суперпользователя. Чтобы обычные пользователи могли использовать ping в правах доступа файла /bin/ping устанавливают SUID-бит.

Название происходит от английского названия звука импульса, издаваемого сонаром.

Также есть несколько альтернативных толкований:

• PING — акроним «Packet InterNet Grouper (Groper)».
• Ping — часть названия игры пинг-понг. Это толкование подразумевает, что компьютеры обмениваются сигналами аналогично тому, как игроки в пинг-понг отбивают друг другу мяч.
• Pong — иногда так называют ответ (ICMP Echo-Reply), полученный благодаря удачно выполненной команде ping.

Программа была написана Майком Мууссом (англ. Mike Muuss), учёным Исследовательской Лаборатории Баллистики (англ. Ballistics Research Lab) США в декабре 1983 года.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

• Можно узнать IP-адрес по доменному имени.
• Можно узнать, работает ли сервер. Например, системный администратор может узнать, завис ли только веб-сервер или на сервере глобальные проблемы.
• Можно узнать, есть ли связь с сервером. Например, проблемы с настройкой DNS серверов на машине можно узнать, задав в ping сначала доменное имя, а потом IP-адрес.
• Так же можно узнать качество канала, посмотрев, сколько ответов не пришло. Это часто используется игроками в сетевые игры, потому что качество связи для них очень важно. Хотя не всегда это является показателем качества связи, в некоторых сетях протокол ICMP может иметь низкий приоритет либо блокироваться полностью.

TRACEROUTE

Traceroute — это служебная компьютерная программа, предназначенная для определения маршрутов следования данных в сетях TCP/IP. Traceroute может использовать разные протоколы передачи данных в зависимости от операционной системы устройства. Такими протоколами могут быть UDP, TCP, ICMP или GRE. Компьютеры, с установленной операционной системой Windows используют ICMP протокол, при этом маршрутизаторы Cisco - протокол UDP.

Графический интерфейс к traceroute в gnome-nettool в Ubuntu 6.10

Traceroute входит в поставку большинства современных сетевых операционных систем. В системах Microsoft Windows эта программа носит название tracert, а в системах GNU/Linux, Cisco IOS и Mac OS — traceroute.

Рассмотрим пример работы программы в операционной системе Windоws. Программа tracert выполняет отправку данных указанному узлу сети, при этом отображая сведения о всех промежуточных маршрутизаторах, через которые прошли данные на пути к целевому узлу. В случае проблем при доставке данных до какого-либо узла программа позволяет определить, на каком именно участке сети возникли неполадки. Здесь хочется отметить, что программа работает только в направлении от источника пакетов и является весьма грубым инструментом для выявления неполадок в сети. В силу особенностей работы протоколов маршрутизации в сети Интернет, обратные маршруты часто не совпадают с прямыми, причем это справедливо для всех промежуточных узлов в трейсе. Поэтому ICMP ответ от каждого промежуточного узла может идти своим собственным маршрутом, затеряться или прийти с большой задержкой, хотя в реальности с пакетами которые адресованы конечному узлу этого не происходит. Кроме того, на промежуточных маршрутизаторах часто стоит ограничение числа ответов ICMP в единицу времени, что приводит к появлению ложных потерь.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Для определения промежуточных маршрутизаторов traceroute отправляет целевому узлу серию ICMP-пакетов (по умолчанию 3 пакета), с каждым шагом увеличивая значение поля TTL («время жизни») на 1. Это поле обычно указывает максимальное количество маршрутизаторов, которое может быть пройдено пакетом. Первая серия пакетов отправляется с TTL, равным 1, и поэтому первый же маршрутизатор возвращает обратно ICMP-сообщение "time exceeded in transit", указывающее на невозможность доставки данных. Traceroute фиксирует адрес маршрутизатора, а также время между отправкой пакета и получением ответа (эти сведения выводятся на монитор компьютера). Затем traceroute повторяет отправку серии пакетов, но уже с TTL, равным 2, что заставляет первый маршрутизатор уменьшить TTL пакетов на единицу и направить их ко второму маршрутизатору. Второй маршрутизатор, получив пакеты с TTL=1, так же возвращает "time exceeded in transit".

Процесс повторяется до тех пор, пока пакет не достигнет целевого узла. При получении ответа от этого узла процесс трассировки считается завершённым.

На оконечном хосте IP-дейтаграмма с TTL = 1 не отбрасывается и не вызывает ICMP-сообщения типа срок истёк, а должна быть отдана приложению. Достижение пункта назначения определяется следующим образом: отсылаемые traceroute дейтаграммы содержат UDP-пакет с заведомо неиспользуемым номером порта на адресуемом хосте. Номер порта будет равен 33434 + (максимальное количество транзитных участков до узла) - 1. В пункте назначения UDP-модуль, получая подобные дейтаграммы, возвращает ICMP-сообщения об ошибке «порт недоступен». Таким образом, чтобы узнать о завершении работы, программе traceroute достаточно обнаружить, что поступило ICMP-сообщение об ошибке этого типа.