正点原子lwIP学习笔记——ICMP协议

       ICMP协议是一个网络层协议。一个新搭建好的源码网络，通常需要先进行一个基本的代码测试，以验证网络是报文报文否畅通；但IP协议并不提供可靠传输。如果数据包丢失了，源码IP协议并不能通知传输层是代码金蝉指标源码否丢失以及丢失的原因。因此，报文报文我们需要ICMP协议来完成这样的源码功能。

       总结来说，代码为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功机会。报文报文

       ICMP协议类型与结构：对于ICMP协议中的源码差错报告报文，在lwIP中实现的代码是目的不可达以及超时的报文；对于超时报文，又分为两种，报文报文一种是源码生存时间TTL（在IP首部中），另一种是代码分片传输中，接收到一个分片后的超时等待时间超时；ICMP协议中的询问报文，lwIP实现的北京28软件源码则是回送请求/应答报文。

       无论是差错还是询问报文，前4个字节是一样的：第一个是类型，第二个是代码，例如超时就是0/1，0代表生存时间为0、1则是超时等待时间为0；后两个是校验和；之后的4个字节则是取决于ICMP报文的类型；整个ICMP的数据部分，长度取决于类型；整个ICMP报文是在网络层，可以说IP数据包包含了IP首部以及ICMP报文。

       ICMP差错报文用于检测IP数据报在传输过程中的异常信息（目的不可达、源站抑制、重定向、超时、参数错误）。

       ICMP类型为3，则代表了是目的不可达；lwIP实现了代码值2、3、前端网页源码大全4的差错；ICMP类型为则代表了是超时错误；代码值0代表传输期间生存时间为0,1代表数据报组装期间生存时间为0。

       ICMP查询报文用于诊断两个网络设备之间是否能够通信。

       lwIP只处理ICMP类型0/8，代表了回显请求/应答；目的主机收到ICMP回送请求报文后立即回送应答报文，若源主机能收到ICMP回送应答报文，则说明到达该主机的网络正常（PING）。

       ICMP报文数据结构：以上结构体位于icmp.h中；包括有ICMP的类型、代码、校验和、标志符以及序号五个变量。

       差错报文中，前4个字节是类型、代码和校验后；后4个字节全为0；然后传输的数据就是因其差错的IP首部以及他的pbuf的前8个字节的数据；查询报文的前4个字节与差错报文一样；后4个字节中，2格式标识符，2个事序号；数据部分则是请求报文发送和应答报文重复（就是类型为8，就是怎么下载源码电影回送请求，直接把类型改为0，变成回送应答）。

       lwIP只实现目的不可达、超时差错报文，它们分别为icmp_dest_unreach和icmp_time_exceeded函数；这两种差错报文都是调用icmp_send_response发送；其源码和注释如下：

       以上源码的逻辑，就是根据当前的type和code判断处理方式，判断得到是差错报文，就把被丢弃数据包的pbuf中的IP首部和前8个字节数据拷贝到差错报文中（同样也是一个pbuf）。

       请求报文发送，应答报文重复。简单来讲，应答包是在请求包的基础上修改得来；查询报文的源码和注释如下：

       总结来说，ICMP的回送请求，把ICMP结构体的type从8改成0，然后把pbuf的payload上移个字节，添加IP首部，查询挖矿软件源码就变成了回送应答包。

       这一篇的源码还是比较简单易懂的，没有太多要F跳转的内容，总的原理也比较清晰。

       至此，lwIP的大部分协议都学完了，还剩下TCP和UDP协议，现在的lwIP框架如下：

TCP/IP详解卷1：协议的作品目录

       å‰è¨€

       ç¬¬1ç«  概述1

       1.1 引言1

       1.2 分层1

       1.3 TCP/IP的分层4

       1.4 互联网的地址5

       1.5 域名系统6

       1.6 封装6

       1.7 分用8

       1.8 客户-服务器模型8

       1.9 端口号9

       1. 标准化过程

       1. RFC

       1. 标准的简单服务

       1. 互联网

       1. 实现

       1. 应用编程接口

       1. 测试网络

       1. 小结

       ç¬¬2ç«  链路层

       2.1 引言

       2.2 以太网和IEEE 封装

       2.3 尾部封装

       2.4 SLIP：串行线路IP

       2.5 压缩的SLIP

       2.6 PPP：点对点协议

       2.7 环回接口

       2.8 最大传输单元MTU

       2.9 路径MTU

       2. 串行线路吞吐量计算

       2. 小结

       ç¬¬3ç«  IP：网际协议

       3.1 引言

       3.2 IP首部

       3.3 IP路由选择

       3.4 子网寻址

       3.5 子网掩码

       3.6 特殊情况的IP地址

       3.7 一个子网的例子

       3.8 ifconfig命令

       3.9 netstat命令

       3. IP的未来

       3. 小结

       ç¬¬4ç«  ARP：地址解析协议

       4.1 引言

       4.2 一个例子

       4.3 ARP高速缓存

       4.4 ARP的分组格式

       4.5 ARP举例

       4.5.1 一般的例子

       4.5.2 对不存在主机的ARP请求

       4.5.3 ARP高速缓存超时设置

       4.6 ARP代理

       4.7 免费ARP

       4.8 arp命令

       4.9 小结

       ç¬¬5ç«  RARP：逆地址解析协议

       5.1 引言

       5.2 RARP的分组格式

       5.3 RARP举例

       5.4 RARP服务器的设计

       5.4.1 作为用户进程的RARP服务器

       5.4.2 每个网络有多个RARP服务器

       5.5 小结

       ç¬¬6ç«  ICMP：Internet控制报文协议

       6.1 引言

       6.2 ICMP报文的类型

       6.3 ICMP地址掩码请求与应答

       6.4 ICMP时间戳请求与应答

       6.4.1 举例

       6.4.2 另一种方法

       6.5 ICMP端口不可达差错

       6.6 ICMP报文的4.4BSD处理

       6.7 小结

       ç¬¬7ç«  Ping程序

       7.1 引言

       7.2 Ping程序

       7.2.1 LAN输出

       7.2.2 WAN输出

       7.2.3 线路SLIP链接

       7.2.4 拨号SLIP链路

       7.3 IP记录路由选项

       7.3.1 通常的例子

       7.3.2 异常的输出

       7.4 IP时间戳选项

       7.5 小结

       ç¬¬8ç«  Traceroute程序

       8.1 引言

       8.2 Traceroute 程序的操作

       8.3 局域网输出

       8.4 广域网输出

       8.5 IP源站选路选项

       8.5.1 宽松的源站选路的traceroute

       ç¨‹åºç¤ºä¾‹

       8.5.2 严格的源站选路的traceroute

       ç¨‹åºç¤ºä¾‹

       8.5.3 宽松的源站选路traceroute程序

       çš„往返路由

       8.6 小结

       ç¬¬9ç«  IP选路

       9.1 引言

       9.2 选路的原理

       9.2.1 简单路由表

       9.2.2 初始化路由表

       9.2.3 较复杂的路由表

       9.2.4 没有到达目的地的路由

       9.3 ICMP主机与网络不可达差错

       9.4 转发或不转发

       9.5 ICMP重定向差错

       9.5.1 一个例子

       9.5.2 更多的细节

       9.6 ICMP路由器发现报文

       9.6.1 路由器操作

       9.6.2 主机操作

       9.6.3 实现

       9.7 小结

       ç¬¬ç«  动态选路协议

       .1 引言

       .2 动态选路

       .3 Unix选路守护程序

       .4 RIP：选路信息协议

       .4.1 报文格式

       .4.2 正常运行

       .4.3 度量

       .4.4 问题

       .4.5 举例

       .4.6 另一个例子

       .5 RIP版本

       .6 OSPF：开放最短路径优先

       .7 BGP：边界网关协议

       .8 CIDR：无类型域间选路

       .9 小结

       ç¬¬ç«  UDP：用户数据报协议

       .1 引言

       .2 UDP首部

       .3 UDP检验和

       .3.1 tcpdump输出

       .3.2 一些统计结果

       .4 一个简单的例子

       .5 IP分片

       .6 ICMP不可达差错（需要分片）

       .7 用Traceroute确定路径MTU

       .8 采用UDP的路径MTU发现

       .9 UDP和ARP之间的交互作用

       . 最大UDP数据报长度

       . ICMP源站抑制差错

       . UDP服务器的设计

       ..1 客户IP地址及端口号

       ..2 目标IP地址

       ..3 UDP输入队列

       ..4 限制本地IP地址

       ..5 限制远端IP地址

       ..6 每个端口有多个接收者

       . 小结

       ç¬¬ç«  广播和多播

       .1 引言

       .2 广播

       .2.1 受限的广播

       .2.2 指向网络的广播

       .2.3 指向子网的广播

       .2.4 指向所有子网的广播

       .3 广播的例子

       .4 多播

       .4.1 多播组地址

       .4.2 多播组地址到以太网地址的转换

       .4.3 FDDI和令牌环网络中的多播

       .5 小结

       ç¬¬ç«  IGMP：Internet组管理协议

       .1 引言

       .2 IGMP报文

       .3 IGMP协议

       .3.1 加入一个多播组

       .3.2 IGMP报告和查询

       .3.3 实现细节

       .3.4 生存时间字段

       .3.5 所有主机组

       .4 一个例子

       .5 小结

       ç¬¬ç«  DNS：域名系统

       .1 引言

       .2 DNS基础

       .3 DNS的报文格式

       .3.1 DNS查询报文中的问题部分

       .3.2 DNS响应报文中的资源记录部分

       .4 一个简单的例子

       .5 指针查询

       .5.1 举例

       .5.2 主机名检查

       .6 资源记录

       .7 高速缓存

       .8 用UDP还是用TCP

       .9 另一个例子

       . 小结

       ç¬¬ç«  TFTP：简单文件传送协议

       .1 引言

       .2 协议

       .3 一个例子

       .4 安全性

       .5 小结

       ç¬¬ç«  BOOTP: 引导程序协议

       .1 引言

       .2 BOOTP的分组格式

       .3 一个例子

       .4 BOOTP服务器的设计

       .5 BOOTP穿越路由器

       .6 特定厂商信息

       .7 小结

       ç¬¬ç«  TCP：传输控制协议

       .1 引言

       .2 TCP的服务

       .3 TCP的首部

       .4 小结

       ç¬¬ç«  TCP连接的建立与终止

       .1 引言

       .2 连接的建立与终止

       .2.1 tcpdump的输出

       .2.2 时间系列

       .2.3 建立连接协议

       .2.4 连接终止协议

       .2.5 正常的tcpdump输出

       .3 连接建立的超时

       .3.1 第一次超时时间

       .3.2 服务类型字段

       .4 最大报文段长度

       .5 TCP的半关闭

       .6 TCP的状态变迁图

       .6.1 2MSL等待状态

       .6.2 平静时间的概念

       .6.3 FIN_WAIT_2状态

       .7 复位报文段

       .7.1 到不存在的端口的连接请求

       .7.2 异常终止一个连接

       .7.3 检测半打开连接

       .8 同时打开

       .9 同时关闭

       . TCP选项

       . TCP服务器的设计

       ..1 TCP服务器端口号

       ..2 限定的本地IP地址

       ..3 限定的远端IP地址

       ..4 呼入连接请求队列

       . 小结

       ç¬¬ç«  TCP的交互数据流

       .1 引言

       .2 交互式输入

       .3 经受时延的确认

       .4 Nagle算法

       .4.1 关闭Nagle算法

       .4.2 一个例子

       .5 窗口大小通告

       .6 小结

       ç¬¬ç«  TCP的成块数据流

       .1 引言

       .2 正常数据流

       .3 滑动窗口

       .4 窗口大小

       .5 PUSH标志

       .6 慢启动

       .7 成块数据的吞吐量

       .7.1 带宽时延乘积

       .7.2 拥塞

       .8 紧急方式

       .9 小结

       ç¬¬ç«  TCP的超时与重传

       .1 引言

       .2 超时与重传的简单例子

       .3 往返时间测量

       .4 往返时间RTT的例子

       .4.1 往返时间RTT的测量

       .4.2 RTT估计器的计算

       .4.3 慢启动

       .5 拥塞举例

       .6 拥塞避免算法

       .7 快速重传与快速恢复算法

       .8 拥塞举例（续）

       .9 按每条路由进行度量

       . ICMP的差错

       . 重新分组

       . 小结

       ç¬¬ç«  TCP的坚持定时器

       .1 引言

       .2 一个例子

       .3 糊涂窗口综合症

       .4 小结

       ç¬¬ç«  TCP的保活定时器

       .1 引言

       .2 描述

       .3 保活举例

       .3.1 另一端崩溃

       .3.2 另一端崩溃并重新启动

       .3.3 另一端不可达

       .4 小结

       ç¬¬ç«  TCP的未来和性能

       .1 引言

       .2 路径MTU发现

       .2.1 一个例子

       .2.2 大分组还是小分组

       .3 长肥管道

       .4 窗口扩大选项

       .5 时间戳选项

       .6 PAWS：防止回绕的序号

       .7 T/TCP：为事务用的TCP扩展

       .8 TCP的性能

       .9 小结

       ç¬¬ç«  SNMP：简单网络管理协议

       .1 引言

       .2 协议

       .3 管理信息结构

       .4 对象标识符

       .5 管理信息库介绍

       .6 实例标识

       .6.1 简单变量

       .6.2 表格

       .6.3 字典式排序

       .7 一些简单的例子

       .7.1 简单变量

       .7.2 get-next操作

       .7.3 表格的访问

       .8 管理信息库(ç»­)

       .8.1 system组

       .8.2 interface组

       .8.3 at组

       .8.4 ip组

       .8.5 icmp组

       .8.6 tcp组

       .9 其他一些例子

       .9.1 接口MTU

       .9.2 路由表

       . trap

       . ASN.1和BER

       . SNMPv

       . 小结

       ç¬¬ç«  Telnet和Rlogin：远程登录

       .1 引言

       .2 Rlogin协议

       .2.1 应用进程的启动

       .2.2 流量控制

       .2.3 客户的中断键

       .2.4 窗口大小的改变

       .2.5 服务器到客户的命令

       .2.6 客户到服务器的命令

       .2.7 客户的转义符

       .3 Rlogin的例子

       .3.1 初始的客户-服务器协议

       .3.2 客户中断键

       .4 Telnet协议

       .4.1 NVT ASCII

       .4.2 Telnet命令

       .4.3 选项协商

       .4.4 子选项协商

       .4.5 半双工、一次一字符、一次

       ä¸€è¡Œæˆ–行方式

       .4.6 同步信号

       .4.7 客户的转义符

       .5 Telnet举例

       .5.1 单字符方式

       .5.2 行方式

       .5.3 一次一行方式(准行方式)

       .5.4 行方式：客户中断键

       .6 小结

       ç¬¬ç«  FTP：文件传送协议

       .1 引言

       .2 FTP协议

       .2.1 数据表示

       .2.2 FTP命令

       .2.3 FTP应答

       .2.4 连接管理

       .3 FTP的例子

       .3.1 连接管理：临时数据端口

       .3.2 连接管理：默认数据端口

       .3.3 文本文件传输：NVT ASCII

       è¡¨ç¤ºè¿˜æ˜¯å›¾åƒè¡¨ç¤º

       .3.4 异常中止一个文件的传输：

       Telnet同步信号

       .3.5 匿名FTP

       .3.6 来自一个未知IP地址的匿名FTP

       .4 小结

       ç¬¬ç«  SMTP：简单邮件传送协议

       .1 引言

       .2 SMTP协议

       .2.1 简单例子

       .2.2 SMTP命令

       .2.3 信封、首部和正文

       .2.4 中继代理

       .2.5 NVT ASCII

       .2.6 重试间隔

       .3 SMTP的例子

       .3.1 MX记录：主机非直接连到

       Internet

       .3.2 MX记录：主机出故障

       .3.3 VRFY和EXPN命令

       .4 SMTP的未来

       .4.1 信封的变化：扩充的SMTP

       .4.2 首部变化：非ASCII字符

       .4.3 正文变化：通用Internet邮件

       æ‰©å……

       .5 小结

       ç¬¬ç«  网络文件系统

       .1 引言

       .2 Sun远程过程调用

       .3 XDR：外部数据表示

       .4 端口映射器

       .5 NFS协议

       .5.1 文件句柄

       .5.2 安装协议

       .5.3 NFS过程

       .5.4 UDP还是TCP

       .5.5 TCP上的NFS

       .6 NFS实例

       .6.1 简单的例子：读一个文件

       .6.2 简单的例子：创建一个目录

       .6.3 无状态

       .6.4 例子：服务器崩溃

       .6.5 等幂过程

       .7 第3版的NFS

       .8 小结

       ç¬¬ç«  其他的TCP/IP应用程序

       .1 引言

       .2 Finger协议

       .3 Whois协议

       .4 Archie、WAIS、Gopher、Veronica

       å’ŒWWW

       .4.1 Archie

       .4.2 WAIS

       .4.3 Gopher

       .4.4 Veronica

       .4.5 万维网WWW

       .5 X窗口系统

       .5.1 Xscope程序

       .5.2 LBX: 低带宽X

       .6 小结

       é™„录A tcpdump程序

       é™„录B 计算机时钟

       é™„录C sock程序

       é™„录D 部分习题的解答

       é™„录E 配置选项

       é™„录F 可以免费获得的源代码

       å‚考文献

       ç¼©ç•¥è¯­

什么是电脑系统最小化

       应该是最小系统法，不是系统最小化。

       “最小系统法”是指只保留主板、内存条、CPU、显示卡、显示器和电源等基本设备，先通电检查这些基本设备组成的最小系统，经检查确认保留的最小系统能正常工作以后，再进一步检查其它设备。

       使用“最小系统法”时，在打开机箱拔去其它设备前，建议先用替换法检查显示器是否能正常工作。如果仅保留最小系统，通电后电脑还是不能正常工作，一般用替换法依次检查内存条、显示卡和CPU。确认显示器、内存条、显示卡和CPU能够工作后，故障源只剩下主板和电源，区分是主板故障还是电源故障的最简单方法是换一只好电源试试。

ping命令全链路分析(2)

       本文使用 Zhihu On VSCode 创作并发布

       上篇文章对开源网络协议栈实现 tapip 触发进行了分析，探讨了执行 ping 命令时，数据包是如何到达网络协议栈的。本文将继续探讨 ping 命令与网络协议栈的联系。目前广泛使用的网络协议栈是五层协议划分：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。ping 命令采用的 ICMP 协议位于网络层，但特别之处在于 ICMP 报文是封装在 IP 报文之内的。下文将从 ICMP 协议开始分析。

       ICMP 协议

       ping 命令的执行过程实际上包含了源端向目的端发送 ICMP 请求报文和目的端向源端发送 ICMP 回复报文的过程。ICMP 报文头包含了 ICMP type、code、id、seq 等字段，报文头部为 字节，payload 部分数据长度为可变长度。

       ICMP 报文头部包含 8bit 类型码 type、8bit 代码 code 和 bit 校验和 checksum，其余部分内容和类型码 type 相关。ICMP 报文中定义 type 字段包含以下几种，type 字段与 code 的详细对应关系见附录 1：

       其中，ping 命令使用的报文类型为响应请求和响应应答，其报文格式如图：

       ICMP 响应请求

       在 tapip 中，ICMP 响应请求报文构造是在 ping.c:send_packet() 函数中完成的。ICMP 报文填充构建代码如下：

       根据上一篇文章的分析，tapip 采用一个 tap 设备作为虚拟网卡，ICMP 数据报文最终通过 wirte() 接口写入 tap 设备文件中，最终被 Linux 内核中的网络协议栈处理。这里还是先从 tapip 出发，研究下网络协议栈中如何处理 ICMP 响应请求报文。在 tapip 源码中，处理 ICMP 响应请求报文在函数 icmp_echo_request() 中，其函数调用栈如下：

       在 Linux 系统中，数据包到达网络设备后会触发中断，网卡驱动程序将对应数据包传递到内核网络协议栈处理，处理结果通过系统调用接口返回给应用程序（ping 应用）。

       tapip 作为一种用户态实现，网络设备 net device 是通过 tap 设备模拟的，tap 设备文件描述符中被写入数据包就相当于网卡设备接收到网络数据包；

       网卡驱动程序的工作对应 tapip 中 netdev_interrupt() 到 veth_rx() 之间的过程：首先在中断处理函数中调用 veth_poll() 函数采用轮询的方式检查 tap 设备的文件描述符是否有写入事件；当发生写入事件时，veth_rx() 函数被调用，从文件描述符中读取数据包，并传递到网络协议栈中处理，此时，网络协议栈处理的入口 net_in() 被调用。

       网络协议栈按照网络分层模型进行处理：

       ICMP 响应回复

       ICMP 响应回复的处理过程与接收侧处理 ICMP 响应请求的流程基本一致，不同点在于最后 icmp 报文响应的处理，其 type 为 0，对应的处理函数为 icmp_echo_reply()，具体函数调用栈如下：

       总结

       本文主要分析了用户态网络协议栈 tapip 处理 ping 命令对应的 ICMP 报文的过程，后续将结合 Linux 内核分析这个过程在内核中是如何处理的，另外还会分析下 ARP 协议的实现。

       学海无涯，感觉 tapip 的实现逻辑清晰，读起来非常舒服，非常推荐对网络感兴趣的同学学习参考。

       （最近特别水逆，希望能早日走出困境，迎来光明吧。）

       附录 1: ICMP 报文类型表

        markdown

       | 类型 Type | 代码 Code | 描述 |

       | :------: | :------: | :--------------------------: |

       | 0 | 0 | 回显应答（ping 应答） |

       | 3 | 0 | 网络不可达 |

       | 3 | 1 | 主机不可达 |

       | 3 | 2 | 协议不可达 |

       | 3 | 3 | 端口不可达 |

       | ... | ... | ... |

       TODO: