参考：RFC 792

原文：李柱明博客：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/16861945.html

IP 协议是一种不可靠、无连接的协议，只在各个主机间交付数据，但是对于数据的到达与否，IP 协议并不关心。

但是有些源主机希望能得到当数据没能发送到目标的时候有个回应，不然目标主机都不知道发的数据到了哪里。

所以 IP 协议并不完美，这就出现的 ICMP。

ICMP 是“Internet Control Message Protocol”（网际报文控制协议）的缩写。

ICMP协议用于在IP主机、路由器之间传递控制消息，包括数据包错误信息、网络状况信息和主机状况信息等。

ICMP属于网络层。

虽然从报文上看ICMP报文是基于IP报文的，但是ICMP从协议和功能上看是属于网络层的，因为ICMP报文的目的不是目的主机的某个应用程序，不为应用程序提供传输服务，而是是IP协议的辅助协议。

所以其报文主要分两大类：ICMP差错报告报文和ICMP查询报文。

IPCM报文封装在IP数据区中，如图：

其ICMP报文格式如下图：

ICMP报文由8字节首部和可变长度的数据部分组成。

不同类型的ICMP报文，ICMP 报文首部的格式也会有点差异，但是首部的前 4 个字节都是通用的：

参考RFC 792：

ICMP 报文有两大类型：ICMP差错报告报文和ICMP查询报文。

ICMP差错报告报文主要是用来向 IP 数据报源主机返回一个差错报告信息，而这个差错报告信息产生的原因是路由器或者主机不能对当前数据报进行正常的处理。

简单来说就是源主机发送的数据报没法到目标主机中，或者到达了目标主机而无法递交给上层协议。便会产生ICMP差错报告报文返回给源主机。

ICMP查询报文用于一台主机向另一台主机发起一个请求，如果目标主机收到这个查询的请求后，就会按照查询报文的格式向源主机做出应答。如ping。

结合ICMP报文类型字段的表格：

参考RFC 792。

注意，有几种数据报出现错误是不会产生对应的差错报文的：

当路由器不能给数据报找到合适的路由路径，或者主机不能将数据报递交给上层协议时，相应的IP数据报就会被丢弃，然后返回给源主机一个目的站不可达的ICMP差错控制报文。

ICMP 目的不可达报文首部剩下的 4 字节全部未用：目的不可达的ICMP报文格式：

ICMP源站抑制报文格式参考 目的不可达的ICMP报文格式。

ICMP源站抑制报文的目的就是告诉源主机，数据降速，这边快处理不过来了。

源站抑制详细描述：

如果网关没有必要的缓冲区空间，则可以丢弃Internet数据报，以便将数据报排队输出到目的地网络路由上的下一个网络。

如果网关丢弃一个数据报，它可以向该数据报的Internet源主机发送一个源站抑制消息。

如果数据报到达得太快而无法处理，目标主机也可以发送源抑制消息。

源站抑制消息是向主机发出的请求，要求它降低向Internet目的地发送通信的速度。

网关可以为它丢弃的每一个消息发送一个源站抑制消息。

在接收到源站抑制消息时，源主机应该降低它向指定目的地发送通信的速率，直到它没有收到源站抑制消息为止。

然后，源主机可以逐渐增加它向目标发送流量的速度，直到它再次接收到源站抑制消息为止。

网关或主机可以在接近其容量限制时发送源站抑制消息，而不是等待直到容量超过再发。

因为这样可以触发源站抑制的数据报可以被交付。

代码0可以从网关或主机接收。

数据包格式：

在以下情况下，网关会向主机发送重定向消息。

网关Gl从网关所连接的网络上的主机接收互联网数据报，然后检查自己的路由表，得到数据报internet目的网络X的路由上的下一个网关G2的地址。

如果G2与数据报internet源地址标识的主机在同一网络上，则向该主机发送重定向消息。

重定向消息建议主机将其网络X的流量直接发送到网关G2，因为这是到达目的地的较短路径。

网关将原始数据报的数据转发到其internet目的地。

对于带有IP源路由选项和目的地址字段中网关地址的数据报，即使到达最终目的地的路由比源路由中的下一个地址有更好的路由，也不发送重定向消息。

可以从网关接收编码0、1、2和3。

IP 数据报在网络中传输的时候，都是根据其首部进行识别的，如果首部出现错误，那么就会产生严重的问题，因此如果 IP 数据报首部出现错误就会丢弃数据报，并且向源主机返回一个 ICMP参数错误报文。

常见的ICMP查询报文：

这是当前lwip唯一实现的ICMP查询报文。

报文格式：

标识符和序列号没有具体范围要求，符合字节限制即可。发送方可以自由使用这两个字段。

如该标识符可能被用作TCP或UDP中的端口来标识会话，而序列号可能会在每次发送回显请求时递增。

数据字段可选，但是在请求回显消息中接收到的数据必须在回显应答消息中返回。（即是同一对回显的数据必须一致）

lwip支持的icmp数据结构在icmp.h文件中。

数据结构：

操作：

icmp_send_response()函数就是发送ICMP差错报文的基函数，可以封装这个函数实现各种ICMP差错报文。

该函数主要逻辑：

检查触发ICMP差错报告的IP报文pbuf中的数据size是否符合要求。

申请ICMP差错报文pbuf资源。

组装ICMP数据报。

路由匹配网卡。

通过IP层输出函数发送ICMP报文。

icmp_dest_unreach()：

icmp_time_exceeded()：

IP层接收到ICMP报文，会调用icmp_input函数处理。

目前LWIP只支持ICMP回显请求的报文处理，其它ICMP报文直接丢弃。

而对于ICMP回显请求，LWIP组装回显回答报文即可。

icmp_input()：

获取IP报文首部。判断是否有效：首部长度

判断pbuf是否有效：ICMP报文长度不能少于ICMP首部长度4Byte。

提取ICMP报文类型字段：

只处理回显请求报文，组装回显回答ICMP差错控制报文，用于ping。

其它ICMP报文，只记录，不处理。

LWIP_ICMP_ECHO_CHECK_INPUT_PBUF_LEN表示是否检查IP报文对应的pbuf包是否有足够的空间扩充首部。

组装回显回答ICMP报文。

调用ip4_output_if()通过IP层发送出去。