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内核ICMP协议分析

article 2025/3/22 12:35:05

一、发送、接收ICMPv4消息

        ICMP主要作用是发送有关网络层错误和控制消息的机制，让你能够通过发送ICMP消息来获取有关通信环境中问题的反馈。由于ICMP协议是TCP/IP协议栈的核心组成部分，用于传递网络层的控制信息，是网络通信的底层基础已被深度集成到内核代码中，因此不能构建为内核模块动态加载和卸载。

        ICMP也可以被用来发起各种安全攻击。比如，Smurf攻击是一种拒绝服务攻击，它使用ip广播地址，一广播方式向计算机网络中发送大量的ICMP数据包，并将受害者的ip地址用作源地址，因此每个收到ICMP请求的主机都会回复一个echo包，进而淹没源ip主机。

1.ICMPv4

        ICMPv4消息分为两类：错误消息和信息消息（查询消息）。ICMPv4被用于ping和traceroute等诊断工具。

一、内容详细讲解

1. ping 工具
  • 原理：属于用户空间程序（iputils 包），通过原始套接字发送 ICMP_ECHO 消息，目标主机收到后返回 ICMP_REPLY 消息，以此检测网络连通性。
  • 核心功能：验证主机是否可达，测量网络延迟。
2. traceroute 工具
  • 原理：

    • 初始探测（TTL=1）：

      • traceroute 首先发送一个 TTL（生存时间）为 1 的数据包（默认用 UDP 协议）。当数据包到达第一跳路由器时，路由器会将 TTL 减 1，此时 TTL 变为 0，路由器无法继续转发该数据包，会向源主机返回 ICMP_TIME_EXCEED 消息（超时消息）。通过这个消息，traceroute 就记录下了第一跳路由的信息。

    • 逐跳探测（TTL 递增）：

      • 每次收到 ICMP_TIME_EXCEED 或 ICMP_DEST_UNREACH（目标不可达，如最终目标端口不可达）消息后，traceroute 会将新发送数据包的 TTL 加 1。例如，第二次发送 TTL=2 的数据包，此时数据包会经过第一跳路由，再到达第二跳路由，第二跳路由处理后 TTL 变 0，返回 ICMP_TIME_EXCEED，从而记录第二跳路由。重复此过程，直到数据包到达目标主机。

    • 目标响应阶段：

      • 当 TTL 足够大，数据包最终到达目标主机。若目标主机发现 UDP 端口不可达（因 traceroute 默认用高位随机 UDP 端口，目标通常无对应服务），会返回 ICMP_DEST_UNREACH 消息，此时 traceroute 确认已到达目标，停止探测，并基于收集的超时消息生成完整的路由路径清单。
  • 核心功能：追踪数据包从源到目标主机的路由路径，展示经过的路由器。

二、案例演示

1. ping 案例

场景：检测百度服务器（www.baidu.com）是否连通。
命令：

ping www.baidu.com

输出示例：

PING www.a.shifen.com (39.156.69.79) 56(84) bytes of data.  
64 bytes from 39.156.69.79: icmp_seq=1 ttl=128 time=34.5 ms  
64 bytes from 39.156.69.79: icmp_seq=2 ttl=128 time=32.1 ms  
# 按Ctrl+C停止，显示统计信息  
--- www.a.shifen.com ping statistics ---  
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1001ms  
rtt min/avg/max/mdev = 32.104/33.302/34.500/1.198 ms

解释：发送 ICMP_ECHO 包，接收 ICMP_REPLY，显示延迟（time）和丢包率等。

2. traceroute 案例

场景：追踪到百度服务器的路由路径。
命令（Linux/macOS）：

traceroute www.baidu.com

输出示例：

traceroute to www.a.shifen.com (39.156.69.79), 64 hops max, 52 byte packets  
 1  router.local  1.234 ms  0.987 ms  0.876 ms  
 2  192.168.1.1  5.678 ms  4.321 ms  3.456 ms  
 3  *  *  *  
 4  202.97.XXX.XXX  34.567 ms  32.123 ms  31.456 ms  
# 最终显示目标主机响应  
64  39.156.69.79  45.678 ms

解释：

  • 每一行显示一跳路由的 IP 和延迟，* 表示未收到 ICMP_TIME_EXCEED 消息。
  • 通过 TTL 递增和收集的 ICMP 消息，逐步构建路由路径，直到到达目标主机。

        ICMP初始化操作是在引导阶段调用inet_init()中完成，具体如下：

2.ICMP报头

         ICMPv4报头由类型（8位）、代码（8位）、校验和（16位）和32位的可变部分组成。（上图中有效载荷在ICMP报文头部之后，不属于头部信息）ICMPv4报头用结构icmphdr表示如下：

        ICMPv4数据报在不超过576字节的前提下，有效载荷应该尽可能多的包含原始数据报的内容，因为 ICMP 的核心功能之一是反馈网络传输中的错误（如目标不可达、超时等）。携带原始数据报内容，能让发送方更精准地分析问题。例如，当路由设备因数据报过大无法转发时，ICMP 会包含原始数据报头部，发送方通过头部信息可判断是协议、端口或分片等问题。

        同时将长度限制在576字节是因为RFC 791 作为 IPv4 的基础规范，规定 576 字节是一个 “最小保障值”。在早期网络环境中，许多设备（如路由器、主机）的处理能力有限，576 字节是平衡性能与功能的妥协值。无论设备性能如何，都能处理基础的 ICMP 消息（如错误报告、网络探测），避免因报文长度不兼容导致网络诊断功能失效。例如，ping 等工具依赖 ICMP，若主机不支持 576 字节，会导致基础网络检测功能无法使用。

3.ping相关

        当主机接收到一个网络数据包时，数据包会从网络层开始处理，逐步经过一系列的处理函数，最终到达应用层或者完成相应的协议处理。对于 ICMP 回显应答消息，其处理流程大致如下：

  1. 数据包首先被网络设备接收，经过网络驱动层的处理后，进入网络协议栈的 IP 层。
  2. 在 IP 层，数据包会经过一系列的处理，详细过程见：（Linux内核网络层分析-CSDN博客），最终调用 ip_local_deliver_finish 函数，该函数负责将数据包从网络层交付给相应的上层协议处理。
  3. 因为接收到的是 ICMP 回显应答消息，所以会进入 ICMP 协议的处理流程，此时会调用 ping_rcv 函数来专门处理 ICMP 回显应答。
ip_local_deliver_finish 函数

这个函数是 IP 层处理本地接收数据包的最后一步，它的主要任务是将数据包从 IP 层交付给上层协议。在处理 ICMP 数据包时，ip_local_deliver_finish 会根据数据包的协议类型（这里是 ICMP），将数据包传递给 ICMP 协议的处理函数。具体来说，它会根据 ICMP 消息的类型调用不同的处理函数，对于 ICMP 回显应答消息，后续会触发相应的处理流程，最终可能会调用 ping_rcv 函数。

ping_rcv 函数

ping_rcv 函数是专门用来处理 ICMP 回显应答消息的。当 ip_local_deliver_finish 函数将 ICMP 回显应答消息传递给 ICMP 协议处理流程后，ping_rcv 函数会被调用，它会从数据包中提取 ICMP 头部信息，记录 id 和 sequence 等关键信息，完成对 ICMP 回显应答消息的处理。

        而接下来 ping_rcv 处理完 ICMP 回显应答后，通过以下流程将数据交付给应用层：

1. 匹配目标套接字

  • 应用层（如 ping 程序）会提前创建 原始套接字（SOCK_RAW） 并绑定监听。内核维护一个套接字列表，记录所有监听 ICMP 协议的套接字。
  • ping_rcv 处理 ICMP 回显应答时，会根据报文中的关键信息（如 id、sequence），匹配用户空间创建的原始套接字。例如，ping 程序发送请求时会设置唯一的 id，应答返回时通过该 id 找到对应的套接字。

2. 数据从内核空间拷贝到用户空间

  • 找到匹配的套接字后，内核通过套接字的发送队列，将 sk_buff（存储 ICMP 应答数据的缓冲区）中的数据从内核空间拷贝到用户空间。
  • 这一过程依赖套接字接口实现，应用层通过调用 recvfrom 等函数，从套接字缓冲区中读取数据。

3. 应用层处理数据

  • 用户空间的 ping 程序调用 recvfrom 等函数时，会阻塞等待数据（或非阻塞检查）。一旦数据拷贝完成，函数返回，ping 程序即可解析 ICMP 应答内容（如计算延迟、统计丢包率），最终将结果展示给用户（如显示 time=XX ms）。
  • 传统方式：早期发送 ping 必须使用 原始套接字（SOCK_RAW），需用户空间程序自己构造完整的 IP 头部、ICMP 头部，开发复杂且权限要求高（需管理员权限）。
  • 新方式：引入对 ICMP 协议的套接字支持后，可通过 socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, PROT_ICMP) 创建套接字。这种方式类似 UDP 套接字（SOCK_DGRAM），但实际基于 ICMP 协议。它简化了 ping 开发：
    • 内核自动处理部分底层细节（如 IP 头部、校验和计算），无需用户空间完全手动构造报文。
    • 降低开发门槛，无需原始套接字的复杂操作，让普通程序也能更便捷地发送 ICMP 回显请求（ping 数据包）。

 4.接收ICMPv4消息

        方法ip_local_deliver_finish()处理目的地址为当前机器的数据包。收到ICMP数据包后，此方法就将其交给注册ICMPv4协议的原始套接字。在方法icmp_rcv()中进行处理。

1. 消息接收的前提条件

  • 传输方式：针对以 广播 或 组播 方式发送的 ICMPv4 数据包。
    • 广播是向网络中所有主机发送数据；组播是向特定组内的主机发送数据，二者都是一对多的传输方式。
  • 消息类型限定：仅处理 ICMP_ECHO（回显请求，如 ping 工具发送的请求）和 ICMP_TIMESTAMP（时间戳请求，用于获取网络延迟等时间信息）这两种类型的消息。

2. 请求合法性检查

当收到符合上述条件的消息（广播 / 组播 + ICMP_ECHO/ICMP_TIMESTAMP）时，系统会 读取特定变量（如系统配置中的访问控制参数），核实当前网络环境是否允许对 “广播 / 组播回答案请求” 做出响应。

  • 这一检查是出于安全和策略考虑。例如，若允许随意响应广播 / 组播的 ICMP_ECHO 请求，可能被利用发起网络攻击（如前文提到的 Smurf 攻击），因此需通过配置判断是否放行。

3. ICMP_ECHO 消息的处理

当收到 ICMP_ECHO 消息（即 ping 工具发送的回显请求）时，系统会调用 icmp_echo() 方法进行处理。

  • 该方法的核心作用是生成 ICMP_ECHO_REPLY 应答消息，回复给发送方，完成 ping 命令的响应流程，最终让用户通过 ping 结果判断网络连通性。

5.发送ICMPv4消息

        用于发送ICMPv4消息的方法有两个：一个是方法icmp_reply()，用于发送两种ICMP请求的相应；二是方法icmp_send()，用于发送当前机器在特定条件下主动发送的ICMPv4消息。

一、icmp_reply 方法

  • 功能：专门用于发送 ICMP 请求的响应消息，属于 “被动回复”。当系统接收到特定类型的 ICMP 请求（如 ICMP_ECHO 回显请求）时，通过此方法生成对应的应答消息。
  • 典型场景：
    例如，主机收到 ping 命令发送的 ICMP_ECHO_REQUEST 消息后，调用 icmp_reply 发送 ICMP_ECHO_REPLY 消息，告知发送方 “目标可达”，完成一次 ping 的响应流程。

二、icmp_send 方法

  • 功能：用于在特定条件下主动发送 ICMPv4 消息，属于 “主动触发”。当系统检测到网络层的某些事件（如传输错误、状态变化）时，通过此方法主动生成并发送 ICMP 消息。
  • 典型场景：
    例如，当路由器处理数据包时发现目标不可达（如路由表无对应条目），会通过 icmp_send 发送 ICMP_DEST_UNREACH（目标不可达）消息，通知源主机传输失败。

三、二者的核心区别

对比维度icmp_replyicmp_send
触发方式被动触发：基于接收到的 ICMP 请求主动触发：基于系统内部网络事件或状态
应用场景处理请求 - 响应场景（如 ping 应答）处理网络错误报告、状态通知等场景
消息类型关联多与请求消息类型强绑定（如回复 ECHO）支持更广泛的 ICMP 类型（如超时、重定向等

6.消息处理逻及错误场景分析

一、ICMPv4 消息接收处理逻辑

1. 处理范围与条件

当系统收到以 广播（发给网络中所有设备）或 组播（发给特定组内设备）方式传输的 ICMPv4 消息，且消息类型是 ICMP_ECHO（回显请求，如 ping 命令发送的请求）或 ICMP_TIMESTAMP（时间戳请求，用于获取网络时间信息）时，系统会先读取内部配置变量（如访问控制设置），判断是否允许对这类广播 / 组播请求进行回应。

  • 举例：若某企业网络配置了禁止回应广播的 ICMP_ECHO 请求，当收到外部发送的广播 ping 请求时，系统会根据配置拒绝回应，避免被利用发起攻击（如 Smurf 攻击）。
2. ICMP_ECHO 消息的处理

如果收到的是 ICMP_ECHO 消息（即 ping 命令的回显请求），系统会调用 icmp_echo() 方法处理。该方法的核心是生成 ICMP_ECHO_REPLY 应答消息，告诉发送方 “目标可达”。

  • 举例：主机 A 对主机 B 发起 ping，主机 B 收到 ICMP_ECHO 请求后，通过 icmp_echo() 组织回应消息，最后主机 A 收到应答，显示 ping 成功。

二、ICMPv4 消息发送逻辑

1. 回应 ICMP_ECHO 和 ICMP_TIMESTAMP 的发送

前面提到的发送 ICMP 消息的方法（如 icmp_reply 等），最终都会调用 icmp_push_reply() 函数，来回应 ICMP_ECHO 和 ICMP_TIMESTAMP 消息。它是生成并发送这两类应答消息的关键函数。

  • 举例：主机收到 ICMP_ECHO 请求后，通过 icmp_push_reply() 打包 ICMP_ECHO_REPLY 消息，填充正确的头部信息（如类型、校验和），然后发送给请求方。
2. icmp_send() 的广泛应用

在 IPv4 网络的多个场景（如网络过滤模块 Netfilter、数据包转发代码 ip_forward.c、隧道技术 ip_gre 等）中，若需要主动发送 ICMP 消息（如报告网络错误），会调用 icmp_send()。

  • 举例：路由器转发数据包时，发现目标网络不可达，就通过 icmp_send() 发送 ICMP_DEST_UNREACH（目标不可达）消息，通知源主机传输失败。

三、ICMP_PROT_UNREACH（协议不可达）

当 IP 数据报头部的 “协议字段”（8 位，标识上层协议，如 TCP 是 6，UDP 是 17）指定的协议在接收方不存在时，接收方会向发送方发送 ICMP_DEST_UNREACH 消息，且代码为 ICMP_PROT_UNREACH（协议不可达）。

  • 举例：发送方构造了一个 IP 数据报，协议字段填了一个不存在的协议值（如 255），当接收方解析时，发现没有对应的协议处理模块，就会发送 ICMP_PROT_UNREACH 消息给发送方，告知 “你指定的协议我不支持”。

 由于ICMP主要作用是发送有关网络层错误和控制消息的机制，所以以下情况也是ICMP的功能：

1. 对于端口不可达的处理：

        当应用层程序 A 使用 UDP 套接字，向目标 IP 地址的某端口（如端口 Y）发送数据时，若目标主机上的端口 Y 没有任何 UDP 套接字监听（即没有应用程序绑定该端口），目标主机接收该 UDP 数据包后会执行以下操作：

        1.先检查数据包校验和，若校验和 正确，目标主机会通过 ICMP 协议向发送方（程序 A 所在主机）发送 ICMP_PORT_UNREACH 消息，告知 “端口不可达”；

        2.若校验和 错误，则直接丢弃数据包，不触发 ICMP 消息发送。

举例：
        开发一个 UDP 客户端程序，向服务器的 9999 端口发送数据。若服务器端未启动任何监听 9999 端口的程序，服务器收到客户端的 UDP 数据包后，因无匹配的 UDP 套接字，且若校验和正确，就会触发 ICMP 发送 “端口不可达” 消息。此时，客户端所在主机可能收到该 ICMP 消息，应用层可感知此次 UDP 通信因端口问题失败。

2.对于不存在协议的处理：

        当 IPv4 报头中的协议号错误（不在协议号列表中），或内核不支持该协议（协议未注册，协议处理程序数组无对应条目），导致数据包无法处理时，接收方需向发送方回发 ICMPv4 “目的地不可达” 消息，并用代码ICMP_PROT_UNREACH标明 “协议不可达” 的错误原因。

        1.先通过xfrm4_policy_check检测 IPsec 策略（非raw模式时）。若策略检测通过，就调用icmp_send发送 ICMP 消息，明确类型为ICMP_DEST_UNREACH、代码为ICMP_PROT_UNREACH，向发送方告知协议不可达；

        2.最后通过kfree_skb释放数据包缓冲区资源。

举例：

        若开发一个网络程序 A，错误地将 IPv4 报头协议号设为无效值（如 255）并发送给目标主机。目标主机解析时发现协议号无效且自身不支持该协议，便触发此处理逻辑 —— 通过icmp_send向程序 A 所在主机发送ICMP_PROT_UNREACH消息。程序 A 所在主机接收该消息后，应用层可感知此次通信因协议号错误而失败，可能显示 “协议不可达，无法处理数据包” 之类的提示。

3.长度超过MTU

         当转发数据包时，若数据包长度超过外出链路的 MTU（最大传输单元），且 IPv4 报头中未设置分段位（IP_DF，即不允许分片），就会触发此错误。此时目标主机会丢弃数据包，并通过 ICMP 协议向发送方返回代码为 ICMP_FRAG_NEEDED 的 ICMP_DEST_UNREACH 消息，告知发送方 “数据包过大且不允许分片，无法转发”。

        举例：服务器 A 向服务器 B 发送一个较大的 UDP 数据包，中间某路由器转发时发现数据包长度超过链路 MTU，且 IP 报头设置了不分片。路由器丢弃数据包后，向服务器 A 发送 ICMP_FRAG_NEEDED 消息。若服务器 A 的应用层监听此类消息，会感知到此次传输因 “数据包过大且不能分片” 而失败。

4.严格路由选择和网关选项被设置

         转发数据包时，若数据包同时设置了严格路由选择（strict routing）和网关（gatewaying）选项，会触发此错误。目标主机会丢弃数据包，并发送代码为 ICMP_SR_FAILED 的 “目的地不可达” ICMP 消息，向发送方反馈 “因严格路由和网关选项冲突，无法转发”。

        举例：开发一个网络程序，发送数据包时错误配置了严格路由选择和网关选项。当数据包到达转发设备，设备因这两个选项冲突无法处理，便丢弃数据包并向程序所在主机发送 ICMP_SR_FAILED 消息。程序接收该消息后，可判断传输失败原因是路由选项设置错误。

7.应用层代码案例

icmp_saw.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip_icmp.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>

// 该校验和算法通过累加数据的 16 位分组，进行折叠操作并取反，得到一个 16 位的校验和，用于检测数据在传输过程中是否发生错误
unsigned short checksum(unsigned short *buf, int len) {
    unsigned int sum = 0;
    unsigned short result;

    for (sum = 0; len > 1; len -= 2)
        sum += *buf++;
    if (len == 1)
        sum += *(unsigned char *)buf;
    sum = (sum >> 16) + (sum & 0xFFFF);
    sum += (sum >> 16);
    result = ~sum;
    return result;
}

// 发送 ICMP 请求
/*
这行代码定义了一个名为 send_icmp_packet 的函数，其返回值类型为 void，即不返回任何值。该函数接收三个参数：
sockfd：一个整数类型的参数，代表用于发送数据的套接字文件描述符。通过这个套接字可以进行网络通信。
dest_addr：一个指向 struct sockaddr_in 类型的指针，此结构体包含目标主机的 IP 地址和端口号等信息，这里主要是目标主机的 IPv4 地址。
seq：一个整数类型的参数，代表 ICMP 数据包的序列号，用于标识不同的 ICMP 请求。
*/
void send_icmp_packet(int sockfd, struct sockaddr_in *dest_addr, int seq) {
    struct icmp icmp_packet;
    memset(&icmp_packet, 0, sizeof(icmp_packet));
    //icmp_packet.icmp_type = ICMP_ECHO;：将 ICMP 数据包的类型字段 icmp_type 设置为 ICMP_ECHO，这表明该数据包是一个 ICMP 回显请求（Ping 请求）。
    icmp_packet.icmp_type = ICMP_ECHO;
    //icmp_packet.icmp_code = 0;：将 ICMP 数据包的代码字段 icmp_code 设置为 0，对于 ICMP 回显请求，代码字段通常为 0。
    icmp_packet.icmp_code = 0;
    icmp_packet.icmp_id = getpid() & 0xFFFF;
    //将 ICMP 数据包的序列号字段 icmp_seq 设置为传入的参数 seq，用于标识不同的 ICMP 请求，方便后续处理响应时进行匹配。
    icmp_packet.icmp_seq = seq;
    //将 ICMP 数据包的校验和字段 icmp_cksum 初始化为 0。在计算校验和时，需要先将该字段置为 0，然后再计算整个 ICMP 数据包的校验和
    icmp_packet.icmp_cksum = 0;

    icmp_packet.icmp_cksum = checksum((unsigned short *)&icmp_packet, sizeof(icmp_packet));

    sendto(sockfd, &icmp_packet, sizeof(icmp_packet), 0, (struct sockaddr *)dest_addr, sizeof(*dest_addr));
}

// 接收 ICMP 响应
/*
参数说明：
sockfd：表示用于接收数据的套接字文件描述符。
src_addr：指向 struct sockaddr_in 结构体的指针，用于存储发送方的地址信息。
seq：ICMP 数据包的序列号，用于匹配请求和响应。
start_time：指向 struct timeval 结构体的指针，记录发送请求的时间，用于计算 RTT。
*/
int receive_icmp_packet(int sockfd, struct sockaddr_in *src_addr, int seq, struct timeval *start_time) {
    char buffer[1024];
    struct ip *ip_header;
    struct icmp *icmp_header;
    socklen_t addrlen = sizeof(*src_addr);
    struct timeval end_time;

    fd_set readfds;
    FD_ZERO(&readfds);
    FD_SET(sockfd, &readfds);

    struct timeval timeout;
    timeout.tv_sec = 2;
    timeout.tv_usec = 0;

    int select_result = select(sockfd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);
    if (select_result == -1) {
        perror("select");
        return -1;
    } else if (select_result == 0) {
        printf("Request timed out.\n");
        return -1;
    }

    while (1) {
        ssize_t recv_len = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *)src_addr, &addrlen);
        if (recv_len == -1) {
            perror("recvfrom");
            return -1;
        }

        gettimeofday(&end_time, NULL);

        ip_header = (struct ip *)buffer;
        icmp_header = (struct icmp *)(buffer + (ip_header->ip_hl << 2)); // 跳过 IP 首部

        //printf("Received packet: IP src=%s, ICMP type=%d, ICMP id=%d, ICMP seq=%d\n",
               //inet_ntoa(src_addr->sin_addr), icmp_header->icmp_type, icmp_header->icmp_id, icmp_header->icmp_seq);

        if (icmp_header->icmp_type == ICMP_ECHOREPLY && icmp_header->icmp_id == (getpid() & 0xFFFF) && icmp_header->icmp_seq == seq) {
            double rtt = (end_time.tv_sec - start_time->tv_sec) * 1000.0 + (end_time.tv_usec - start_time->tv_usec) / 1000.0;
            printf("Received ICMP reply from %s in %.2f ms\n", inet_ntoa(src_addr->sin_addr), rtt);
            return 0;
        }
    }

    return -1;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <destination_ip>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        return 1;
    }

    struct sockaddr_in dest_addr;
    memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
    dest_addr.sin_family = AF_INET;
    if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &dest_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("inet_pton");
        close(sockfd);
        return 1;
    }

    int count = 0;
    const int MAX_COUNT = 10; // 最大发送次数
    const int INTERVAL = 1;   // 发送间隔（秒）

    while (count < MAX_COUNT) {
        struct timeval start_time;
        gettimeofday(&start_time, NULL);
        send_icmp_packet(sockfd, &dest_addr, count + 1);
        receive_icmp_packet(sockfd, &dest_addr, count + 1, &start_time);
        sleep(INTERVAL);
        count++;
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

         从下图不妨看出效果完美复刻：

二、发送/接收ICMPv6消息

1.ICMPv6初始化

         ICMPv6是ipv6的有机组成部分，每个节点都必须全面实现，在ipv6中，ICMPv6除了用于错误处理和诊断外，还被用于邻居发现（ND）协议以组播侦听者发现(MLD)协议。

        ICMPv6初始化是由方法icmpv6_init()和icmp_sk_init()完成。

        ICMPv6和ICMPv4基本差不多，也为每个CPU都创建一个原始ICMPv6套接字，并将它们存储在一个数组中，要访问当前sk，可以调用方法icmpv6_sk()。 

 

2.ICMPv6报头

在 ICMP（互联网控制消息协议）中，“类型” 字段用于区分报文种类，其取值通过最高位划分两大功能类别：

1. 最高位为 0（取值 0 - 127）：错误消息

用于报告网络通信中的错误状态，例如：

  • ICMP_DEST_UNREACH（值 1）：目标不可达（如路由不可达、端口不可达）；
  • ICMP_PKT_TOOBIG（值 2）：数据包过长，需分片传输；
    这类消息用于通知发送方 “通信过程中出现错误”，帮助排查网络故障。

2. 最高位为 1（取值 128 - 255）：信息消息

用于实现网络测试、信息交互等功能，例如：

  • ICMP_ECHO_REQUEST（值 128）：回显请求（Ping 工具发送的请求包，主动询问对端是否可达）；
  • ICMP_ECHO_REPLY（值 129）：回显应答（对 ECHO_REQUEST 的响应，告知发送方 “已收到请求”）；
    这类消息是主动发起的交互行为，用于测试网络连通性或获取特定信息。

用户提供的代码中，ICMPV6_ECHO_REQUEST 等宏定义对应信息消息类型，而 0 - 127 范围内的类型值（如代码中未完全展示的错误消息类型）则负责反馈网络传输中的异常情况。

3.接收ICMPv6消息方法

        收到的ICMP数据包被交给方法icmpv6_rcv()，具体方法如下：

 

 4.发送ICMPv6消息

        发送ICMPv6消息的主要方法为icmpv6_send()，具体源码如下：

 5.错误处理

1. ICMPv6 跳数限制超时

触发场景：IPv6 数据包转发过程中，每台主机都会将报头的 “跳数限制计数器” 减 1。当该计数器减为 0 时，触发此错误。
主机操作：

  • 调用 icmpv6_send() 函数，发送一条代码为 ICMPV6_EXC_HOPLIMIT 的 ICMPV6_TIME_EXCEED 消息，告知发送方 “数据包因跳数限制超时被丢弃”；
  • 更新统计信息（如 IPSTATS_MIB_INHDRERRORS），记录错误事件；
  • 丢弃当前数据包，终止其转发流程。

2. ICMPv6 分段重组超时

触发场景：处理 IPv6 数据包分段重组时，超过规定时间仍未完成重组（如分段丢失、重组条件不满足）。
主机操作：

  • 调用 icmpv6_send() 函数，发送代码为 ICMPV6_EXC_FRAGTIME 的 ICMPV6_TIME_EXCEED 消息，向发送方报告 “分段重组超时”；
  • 丢弃与该重组相关的分段数据，释放资源，避免无效占用。

3. ICMPv6 参数问题

触发场景：解析 IPv6 扩展报头时，发现报头存在参数错误（如选项不识别、格式异常）。
主机操作：

  • 调用 icmpv6_param_prob() 函数，通过 icmpv6_send() 发送代码为 ICMPV6_UNK_OPTION 的 ICMPV6_PARAMPROB 消息，告知发送方 “报头参数存在问题”；
  • 丢弃当前有参数问题的数据包，阻止错误数据继续传输；
  • 可能记录错误统计信息，辅助后续网络故障分析。


http://www.kler.cn/a/595356.html

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