IP数据包格式

版本号：占4位，表示IP协议的版本，目前广泛使用的是IPv4，其版本号为4。

首部长度：占4位，表示IP首部的长度，单位为32位字节。首部长度最小为20字节，最大为60字节。

服务类型（TOS）：占8位，用于获取更好的服务，如延迟、吞吐量、可靠性和费用等。

总长度：占16位，表示IP数据报的总长度，包括首部和数据部分，最大长度为65535字节。

标识：占16位，用于标识数据报，当数据报分片时，所有分片具有相同的标识。

标志：占3位，其中MF（More Fragment）位表示是否有后续分片，DF（Don't Fragment）位表示是否允许分片。

片偏移：占13位，表示分片在原始数据报中的位置。

生存时间（TTL）：占8位，表示数据报在网络中的寿命，每经过一个路由器，TTL减1，当TTL为0时，数据报被丢弃。

协议：占8位，表示数据报携带的数据使用的协议类型，如TCP（6）或UDP（17）。

首部校验和：占16位，用于校验IP首部的错误，不包括数据部分。

源地址：占32位，表示数据报的发送方地址。

目的地址：占32位，表示数据报的目的地地址。

ICMP协议的主要功能

错误报告：当数据包无法到达目的地时，ICMP会通知发送方。例如，如果目标主机不可达或超时，ICMP会发送一条错误消息来报告这个问题。

网络诊断：ICMP还用于网络诊断，提供有关网络状态的信息。例如，通过发送ICMP回显请求（Echo Request）消息并等待回显应答（Echo Reply）消息，可以确定目标主机的状态。

控制信息传递：ICMP用于传递网络诊断信息和错误报告，确保数据能够顺利传输

ICMP协议的应用场景

Ping：用于测试目标主机是否可达，通过发送ICMP回显请求消息并等待回显应答消息来实现。

Traceroute：用于跟踪数据包从源到目标的路径，并显示沿途经过的每个路由器，通过发送TTL（生存时间）递增的ICMP回显请求消息来实现。

网络质量分析（NQA）：用于实时监视网络服务质量，通过不同类型的ICMP报文，实现网络运行状况的准确测试。

ICMP封装步骤

1. 构建ICMP报文：

   • 根据需要选择合适的ICMP类型和代码。

   • 填充必要的数据部分。

   • 计算校验和并填入ICMP报文中。

2. 构建IP数据包：

   • 版本和首部长度：设置为IPv4的标准值（版本4，首部长度20字节）。

   • 服务类型（TOS）：通常设置为0。

   • 总长度：包括IP首部和ICMP报文的总长度。

   • 标识、标志、片偏移：通常设置为0（除非需要进行分片）。

   • 生存时间（TTL）：设置一个合适的值，通常为64或128。

   • 协议：设置为1，表示携带的是ICMP报文。

   • 首部校验和：计算IP首部的校验和。

   • 源地址和目的地址：填入发送方和接收方的IP地址。

3. 封装ICMP报文：

   • 将构建好的ICMP报文作为IP数据包的有效载荷。

   • IP数据包的首部信息指向ICMP报文。

4. 发送IP数据包：

   • 通过网络接口发送封装好的IP数据包。

   • 数据包经过路由器传输，最终到达目的主机。