ICMP Internet控制报文协议

时间:2023-01-23 16:41:02

ICMP是(Internet Control Message Protocol)Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议,用于在IP主机路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据,但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

中文名
ICMP
外文名
Internet Control Message Protocol
类    型
控制报文协议
协议族
TCP/IP协议族
归    属
网络层协议
作    用
在主机与路由器之间传递控制信息

定义

ICMP协议是一种面向无连接的协议,用于传输出错报告控制信息。它是一个非常重要的协议,它对于网络安全具有极其重要的意义。[1] 
它是TCP/IP协议族的一个子协议,属于网络层协议,主要用于在主机与路由器之间传递控制信息,包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时,会自动发送ICMP消息。ICMP报文在IP帧结构的首部协议类型字段(Protocol 8bit)的值=1.
如下图所示,ICMP包有一个8字节长的包头,其中前4个字节是固定的格式,包含8位类型字段,8位代码字段和16位的校验和;后4个字节根据ICMP包的类型而取不同的值。
ICMP  Internet控制报文协议ICMP报文格式
ICMP  Internet控制报文协议ICMP原理

ICMP提供一致易懂的出错报告信息。发送的出错报文返回到发送原数据的设备,因为只有发送设备才是出错报文的逻辑接受者。发送设备随后可根据ICMP报文确定发生错误的类型,并确定如何才能更好地重发失败的数据包。但是ICMP唯一的功能是报告问题而不是纠正错误,纠正错误的任务由发送方完成。

我们在网络中经常会使用到ICMP协议,比如我们经常使用的用于检查网络通不通的Ping命令(Linux和Windows中均有),这个“Ping”的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。还有其他的网络命令跟踪路由的Tracert命令也是基于ICMP协议的。

协议内容

ICMP的全称是 Internet Control Message Protocol 。从技术角度来
ICMP  Internet控制报文协议ICMP常用类型

说,ICMP就是一个“错误侦测与回报机制”,其目的就是让我们能够检测网路的连线状况﹐也能确保连线的准确性﹐其功能主要有:

· 侦测远端主机是否存在。
· 建立及维护路由资料。
· 重导资料传送路径(ICMP重定向)。
· 资料流量控制。ICMP在沟通之中,主要是透过不同的类别(Type)与代码(Code) 让机器来识别不同的连线状况。常用的类别如下表所列﹕
ICMP 是个非常有用的协议﹐尤其是当我们要对网路连接状况进行判断的时候。

重要性

ICMP协议对于网络安全具有极其重要的意义。ICMP协议本身的特
ICMP  Internet控制报文协议ICMP常用类型

点决定了它非常容易被用于攻击网络上的路由器主机。例如,在1999年8月海信集团“悬赏”50万元人民币测试防火墙的过程中,其防火墙遭受到的ICMP攻击达334050次之多,占整个攻击总数的90%以上!可见,ICMP的重要性绝不可以忽视!

比如,可以利用操作系统规定的ICMP数据包最大尺寸不超过64KB这一规定,向主机发起“Ping of Death”(死亡之Ping)攻击。“Ping of Death” 攻击的原理是:如果ICMP数据包的尺寸超过64KB上限时,主机就会出现内存分配错误,导致TCP/IP堆栈崩溃,致使主机死机。(操作系统已经取消了发送ICMP数据包的大小的限制,解决了这个漏洞)
此外,向目标主机长时间、连续、大量地发送ICMP数据包,也会最终使系统瘫痪。大量的ICMP数据包会形成“ICMP风暴”,使得目标主机耗费大量的CPU资源处理,疲于奔命。

校验算法

以下代码在Visual Studio 2008 + Windows 7下调试通过。
lpsz指定要计算的数据包首地址,_dwSize指定该数据包的长度。
int CalcCheckSum(char* lpsz,DWORD _dwSize)
{
int dwSize;
__asm // 嵌入汇编
{
mov ecx,_dwSize
shr ecx,1
xor ebx,ebx
mov esi,lpsz
read: //所有word相加,保存至EBX寄存器
lodsw
movzx eax,ax
add ebx,eax
loop read
test _dwSize,1 //校验数据是否是奇数位的
jz calc
lodsb
movzx eax,al
add ebx,eax
calc:
mov eax,ebx //高低位相加
and eax,0ffffh
shr ebx,16
add eax,ebx
not ax
mov dwSize,eax
}
return dwSize;
}

抵御攻击

虽然ICMP协议给黑客以可乘之机,但是ICMP攻击也并非无药可医。只要在日常网络管理中未雨绸缪,提前做好准备,就可以有效地避免ICMP攻击造成的损失。
对于“Ping of Death”攻击,可以采取两种方法进行防范:第一种方法是在路由器上对ICMP数据包进行带宽限制,将ICMP占用的带宽控制在一定的范围内,这样即使有ICMP攻击,它所占用的带宽也是非常有限的,对整个网络的影响非常少;第二种方法就是在主机上设置ICMP数据包的处理规则,最好是设定拒绝所有的ICMP数据包。
设置ICMP数据包处理规则的方法也有两种,一种是在操作系统上设置包过滤,另一种是在主机上安装防火墙。具体设置如下:
1.在Windows 2000 Server中设置ICMP过滤
Windows 2000 Server提供了“路由远程访问”服务,但是默认情况下是没有启动的,因此首先要启动它:点击“管理工具”中的“路由与远程访问”,启动设置向导。在其中选择“手动配置服务器”项,点击[下一步]按钮。稍等片刻后,系统会提示“路由和远程访问服务现在已被安装。要开始服务吗?”,点击[是]按钮启动服务。
ICMP  Internet控制报文协议图1

服务启动后,在计算机名称的分支下会出现一个“IP路由选择”,点击它展开分支,再点击“常规”,会在右边出现服务器中的网络连接(即网卡)。用鼠标右键点击你要配置的网络连接,在弹出的菜单中点击“属性”,会弹出一个网络连接属性的窗口,如图1所示。

图1中有两个按钮,一个是“输入筛选器”(指对此服务器接受的数据包进行筛选),另一个是“输出筛选器”(指对此服务器发送的数据包进行筛选),这里应该点击[输入筛选器] 按钮,会弹出一个“添加筛选器”窗口,再点击[添加]按钮,表示要增加一个筛选条件。
在“协议”右边的下拉列表中选择“ICMP”,在随后出现的“ICMP类型”和“ICMP编码”中均输入“255”,代表所有
ICMP  Internet控制报文协议图2

的ICMP类型及其编码。ICMP有许多不同的类型(Ping就是一种类型),每种类型也有许多不同的状态,用不同的“编码”来表示。因为其类型和编码很复杂,这里不再叙述。

点击[确定]按钮返回“输入筛选器”窗口,此时会发现“筛选器”列表中多了一项内容(如图2所示)。点击[确定]按钮返回“本地连接”窗口,再点击[确定]按钮,此时筛选器就生效了,从其他计算机上Ping这台主机就不会成功了。
ICMP  Internet控制报文协议图3

2. 用防火墙设置ICMP过滤

许多防火墙在默认情况下都启用了ICMP过滤的功能。如果没有启用,只要选中“防御ICMP攻击”、“防止别人用ping命令探测”就可以了,如图3所示。

防御方法

选择合适的防火墙
有效防止ICMP攻击,防火墙应该具有状态检测、细致的数据包完整性检查和很好的过滤规则控制功能。
状态检测防火墙通过跟踪它的连接状态,动态允许外出数据包的响应信息进入防火墙所保护的网络。例如,状态检测防火墙可以记录一个出去的 PING(ICMP Echo Request),在接下来的一个确定的时间段内,允许目标主机响应的ICMP Echo Reply直接发送给前面发出了PING命令的IP,除此之外的其他ICMP Echo Reply消息都会被防火墙阻止。与此形成对比的是,包过滤类型的防火墙允许所有的ICMP Echo Reply消息进入防火墙所保护的网络了。许多路由器和基于Linux内核2.2或以前版本的防火墙系统,都属于包过滤型,用户应该避免选择这些系统。
新的攻击不断出现,防火墙仅仅能够防止已知攻击是远远不够的。通过对所有数据包进行细致分析,删除非法的数据包,防火墙可以防止已知和未知的 DoS攻击。这就要求防火墙能够进行数据包一致性检查。安全策略需要针对ICMP进行细致的控制。因此防火墙应该允许对ICMP类型、代码和包大小进行过滤,并且能够控制连接时间和ICMP包的生成速率。
配置防火墙以预防攻击
一旦选择了合适的防火墙,用户应该配置一个合理的安全策略。以下是被普遍认可的防火墙安全配置惯例,可供管理员在系统安全性和易用性之间作出权衡。
防火墙应该强制执行一个缺省的拒绝策略。除了出站的ICMP Echo Request、出站的ICMP Source Quench、进站的TTL Exceeded和进站的ICMP Destination Unreachable之外,所有的ICMP消息类型都应该被阻止。

ICMP类型

这是一个完整的ICMP类型的列表:Table C-1. ICMP类型
TYPE CODE Description Query Error
0 0 Echo Reply——回显应答(Ping应答) x  
3 0 Network Unreachable——网络不可达   x
3 1 Host Unreachable——主机不可达   x
3 2 Protocol Unreachable——协议不可达   x
3 3 Port Unreachable——端口不可达   x
3 4 Fragmentation needed but no frag. bit set——需要进行分片但设置不分片比特   x
3 5 Source routing failed——源站选路失败   x
3 6 Destination network unknown——目的网络未知   x
3 7 Destination host unknown——目的主机未知   x
3 8 Source host isolated (obsolete)——源主机被隔离(作废不用)   x
3 9 Destination network administratively prohibited——目的网络被强制禁止   x
3 10 Destination host administratively prohibited——目的主机被强制禁止   x
3 11 Network unreachable for TOS——由于服务类型TOS,网络不可达   x
3 12 Host unreachable for TOS——由于服务类型TOS,主机不可达   x
3 13 Communication administratively prohibited by filtering——由于过滤,通信被强制禁止   x
3 14 Host precedence violation——主机越权   x
3 15 Precedence cutoff in effect——优先中止生效   x
4 0 Source quench——源端被关闭(基本流控制)    
5 0 Redirect for network——对网络重定向    
5 1 Redirect for host——对主机重定向    
5 2 Redirect for TOS and network——对服务类型和网络重定向    
5 3 Redirect for TOS and host——对服务类型和主机重定向    
8 0 Echo request——回显请求(Ping请求) x  
9 0 Router advertisement——路由器通告    
10 0 Route solicitation——路由器请求    
11 0 TTL equals 0 during transit——传输期间生存时间为0   x
11 1 TTL equals 0 during reassembly——在数据报组装期间生存时间为0   x
12 0 IP header bad (catchall error)——坏的IP首部(包括各种差错)   x
12 1 Required options missing——缺少必需的选项   x
13 0 Timestamp request (obsolete)——时间戳请求(作废不用) x  
14   Timestamp reply (obsolete)——时间戳应答(作废不用) x  
15 0 Information request (obsolete)——信息请求(作废不用) x  
16 0 Information reply (obsolete)——信息应答(作废不用) x  
17 0 Address mask request——地址掩码请求 x  
18 0 Address mask reply——地址掩码应答    
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参考资料
  • 1.谢希仁.计算机网络(第五版):电子工业出版社,2008:第四章