ICMP 協議
在之前網絡層的介紹中，我們知道 IP 提供一種無連接的、盡力而爲的服務。這就意味着無法進行流量控制與差錯控制。因此在 IP 數據報的傳輸過程中，出現各種的錯誤是在所難免的，爲了通知源主機 IP 數據報傳輸過程中遇到的問題，因此設計了因特網控制報文協議(ICMP)。
雖然說 ICMP 協議將 IP 協議封裝在內部，所以大多數人將 ICMP 視爲傳輸層的協議，但實際上 ICMP 是 IP 協議的重要組成部分，所以將其放在網絡層更爲合適。
ICMP 的報文一般有兩種，查詢報文和查詢報文。
查詢報文：例如我們在使用 ping 命令，子網掩碼查詢，時間戳查詢等情況時，都會發送查詢報文。
差錯報文：而差錯報文是在當對應的路由器或者終端設備收到查詢報文後，產生了一系列問題。把出現的問題，回覆給發起者的報文就是差錯報文。
但考慮到整體網絡資源的佔用上，在如下情況下，是不會產生差錯報文的：
- 差錯報文不會產生差錯報文 - 防止 ICMP 無限產生和傳送差錯報文
- 目的地址是廣播或多播的 IP 數據包
- 鏈路層廣播的數據包
- 不是 IP 分片的第一片 - IP 是盡力而爲，自然不需要可靠性
- 源地址不是某個主機的數據包
ICMP 類型
由於 ICMP 本身就是爲了彌補 IP 協議不可靠的特性，起到排錯目的，所以它的 Header 並不複雜。
正如圖中所示的，對於 ICMP Header 來說，比較重要的就是 Type （8 bit）和 Code （8 bit） 字段，用來表示各種錯誤的情況。
其中完整的介紹可以參考這篇 wiki，下面就介紹上常用的部分。
| Type | code | Description |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Echo 回覆報文，如 Ping 命令的回覆報文。 |
| 3 | 0 | 網絡不可達 |
| 3 | 1 | 主機不可達 |
| 3 | 3 | 協議不可達 |
| 3 | 4 | 端口不可達 |
| 3 | 6 | 網絡不知道 |
| 3 | 7 | 主機不知道 |
| 8 | 0 | Echo 請求報文，如 Ping 命令的請求報文。 |
| 13 | 0 | 時間戳請求報文 |
下面我們抓個包，來看一下。
Ping 命令測試網絡連通性
這裏在主機上 Ping 下百度，通過 Wireshark 抓到的數據包如下：
先看一下 Echo Request 包，對應 Type 爲8，Code 爲0：
Echo Reply 包 - Type 爲 0，Code 爲 0：
Traceroute 測試網絡連通性
在 IP 協議中，爲了防止出現環路而設置了 TTL 字段。該字段也在 traceroute 中起到了很大的作用，通過設置 TTL 的數值，來獲取數據報的傳遞過程。
TTL：當 IP 數據包進行傳送時，每經過一個路由器，TTL 指就會減一，當 TTL = 0 時，該 IP 數據報會被丟棄。
下面就來了解下 Traceroute 的通信過程，用到的拓撲如下：
當主機收到目的主機的 IP 後，會給目的主機發送一個 TTL = 1 的 UDP 數據包。
而經過第一個路由器後，TTL - 1 變成 0.這時路由器會把數據報丟棄，然後把丟棄的數據包的 IP 頭部封裝起來，回覆主機一個差錯報文。如下：
這個過程主機會發三次，也就是說會產生 3 個 TTL =1 的 UDP，如下
接着會在再次發送 3 個 TTL = 2 的 UDP 報文，如下
第二個路由器，會再次向主機發送一個差錯報文，如下：
這裏需要注意的：由於第二臺路由器已經相當於是目的地，所以將數據包拆到傳輸層，但由於傳輸層上的端口標識了應用層的應用，而在該路由器上不在該應用，進而回復了端口不可達的報文。
由於圖中只經過 2 個路由器，所以截止發送到 TTL = 2
並且我們可以從 TTL = 2 的回覆差錯報文看出，只有兩個差錯報文。其中有個差錯報文出現了丟失，並且沒有給主機回覆差錯報文丟失的情況