名词解释：ICMP（ Internet Control Message Protocol 网络控制消息协议）

关键问题：为什么ICMP属于网络层

前情提要

学习计算机网络知识的时候，最开始都要死记硬背一下OSI七层或者TCP/IP五层模型的划分。

在学习网络数据封装的时候，我们也知道数据是一层包裹着一层的

但是从Linux TCP/IP协议栈实现的角度来看，我会觉得实际的设计与这个模型有一点偏差。

Linux的struct iphdr结构体是网络层的数据包头格式，结构如下

struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
	__u8	ihl:4,
		version:4;
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
	__u8	version:4,
  		ihl:4;
#else
#error	"Please fix <asm/byteorder.h>"
#endif
	__u8	tos;
	__be16	tot_len;
	__be16	id;
	__be16	frag_off;
	__u8	ttl;
	__u8	protocol;
	__sum16	check;
	__struct_group(/* no tag */, addrs, /* no attrs */,
		__be32	saddr;
		__be32	daddr;
	);
	/*The options start here. */
};

我们可以看到IP版本、源地址目的地址等我们常见元素的定义。

其中的protocol 字段对应的是IP协议上层使用的协议，对应in.h中的枚举定义

#if __UAPI_DEF_IN_IPPROTO
/* Standard well-defined IP protocols.  */
enum {
  IPPROTO_IP = 0,		/* Dummy protocol for TCP		*/
#define IPPROTO_IP		IPPROTO_IP
  IPPROTO_ICMP = 1,		/* Internet Control Message Protocol	*/
#define IPPROTO_ICMP		IPPROTO_ICMP
  IPPROTO_IGMP = 2,		/* Internet Group Management Protocol	*/
#define IPPROTO_IGMP		IPPROTO_IGMP
  IPPROTO_IPIP = 4,		/* IPIP tunnels (older KA9Q tunnels use 94) */
#define IPPROTO_IPIP		IPPROTO_IPIP
  IPPROTO_TCP = 6,		/* Transmission Control Protocol	*/
#define IPPROTO_TCP		IPPROTO_TCP
  IPPROTO_EGP = 8,		/* Exterior Gateway Protocol		*/
#define IPPROTO_EGP		IPPROTO_EGP
  IPPROTO_PUP = 12,		/* PUP protocol				*/
#define IPPROTO_PUP		IPPROTO_PUP
  IPPROTO_UDP = 17,		/* User Datagram Protocol		*/
	...省略
};
#endif

iphdr结构体头文件（ip.h） protocol定义（in.h）可以点击访问

在之前介绍ICMP数据拦截器的文章中，我们通过判断判断IP头的protocol 字段是否等于IPPROTO_ICMP 来判断数据包是否属于ICMP数据包。

换句话来说，ICMP协议是由IP协议所承载，运行在IP协议之上，而TCP和UDP协议也是运行在IP协议之上。

但是，在五层模型中，ICMP协议属于网络层的协议，而TCP/UDP属于传输层。

如果对于TCP类型的数据来说，数据封装会类似这样

【以太网帧头【IP报文【TCP头【data 】】】】

也就是物理/数据链路层帧头 + 网络层报文 + 传输层报文 + 上层应用数据组成

对于ICMP类型的数据来说，封装是这样的

【以太网帧头【IP报文【ICMP头【data 】】】】
所以就是物理/数据链路层帧头 + 网络层报文 + 网络层报文 + data ？

为什么ICMP属于网络层

在网上搜索了一下，我觉得在知乎上看到作者车小胖的解释比较能帮助我的理解，点击访问知乎原文

简单来说，应用层的HTTP协议、网络层的TCP协议，都有自己的纠错机制，当数据不可达时，可以有抛出错误的办法。

但是IP协议包头部分并没有相关的错误通知机制，假设只有IP协议的情况，如果客户端发送了一个请求到服务器，但是服务器内核协议栈解析发现服务器上并没有对应的端口在监听，那么客户端可能就只能知道发出的数据没有响应，但并不清楚是由于网络传输过程中的原因导致，还是服务器的原因导致。

而在有ICMP协议的情况下，如果服务端没有监听对应的端口，客户端发送数据过来时，内核协议栈会返回一个ICMP报文，由ICMP表明当前目的不可达（ICMP_DEST_UNREACH），不可达的具体的原因是端口不可达（ICMP_PORT_UNREACH）。

因此，ICMP可以被认为是IP协议的附属协议，ICMP协议基于IP协议，为网络的连通性提供指示。

如何理解网络层与传输层的划分

经过了第二部分的解释，我们应该可以理解为什么ICMP与TCP都基于IP协议，但ICMP属于网络层的原因。

我们来列举一下场景的网络层协议和传输层协议（TCP/IP五层模型）

网络层：

IP
ICMP
IGMP
ARP（OSI七层模型中属于数据链路层）
VRRP

传输层：

融会贯通一下，我这样来理解网络层和传输层

网络层：组建网络或者指示网络运行情况，提供路由选择等功能
传输层：基于网络层，负责为应用层提供传输数据的能力，并屏蔽IP类型/物理网络接口类型等信息

你们觉得这样理解对吗？这样是否能更容易理解TCP/IP五层模型了呢？

魔趣典藏阁

由ICMP引出对TCPIP网络模型思考

前情提要

为什么ICMP属于网络层

如何理解网络层与传输层的划分

网络层：

传输层：