当前位置： 首页 > news >正文

【25软考网工】第五章（5）ICMP和ICMPv6、NDP、IP组播技术和MPLS

news 来源：原创 2025/5/5 6:52:55

目录

一、ICMP

1. ICMP基础

2.ICMP应用

1）ping命令

2）tracert原理演示

3）ICMP生存时间超时报文类型（网规2015年11月第29题)

ICMP生存时间超时报文类型

4）例题:ping命令失败原因判断(网规2018年11月第17题)

网络诊断基础

5）例题:IP数据报首部校验错误路由器动作(网规2019年11月第49题)

数据报错误处理机制

6）例题:服务器操作系统与跳数判断 网规2020年真题解析

路由追踪验证

TTL值原理与应用

操作系统类型判断

7)例题:ICMP封装层次(网工2021年5月第20题)

8）例题:Traceroute命令ICMP超时报文Type和Code(网工2023年5月第17题)

9）例题:IP报文TTL减至0发送的ICMP消息(网工2024年11月第20题)

3.知识小结

二、ICMPv6

1. 差错报文[0,127]

1）Path MTU发现

2. 信息报文[128,255]

1）Ping

三、NDP

1. NDP定义的信息和功能

2. NDP报文类型及功能

​编辑

3. IPv6地址自动配置的分类

1）IPv6地址无状态自动配置过程

4. 应用案例

1）例题:IPv6无状态配置过程

5.知识小结

四、组播技术

1. 组播应用场景

1）网络协议通信

2）互联网直播等视频业务

2. 组播IP地址

3. 组播MAC地址

4. 常见组播协议

5. 组播网络架构

6. 应用案例

1）例题#组播分组数量

五、MPLS

1. MPLS的发展历程

2. MPLS的标签分发与操作

1）例题#压标签操作设备

2）例题#传递标签协议

3.知识小结

一、ICMP

1. ICMP基础

        ICMP(Internet Control Message Protocol,Internet控制报文协议)，封装在IP报文中,协议号为1,用来传递差错、控制、查询等信息,典型应用ping/tracert依赖ICMP报文。

2.ICMP应用

1）ping命令

Echo Request和Echo Reply分别用来查询某些信息，进行差错检测。

ICMP报文分析

报文类型:

  • Echo request: Type=8, Code=0 (ping请求)
  • Echo reply: Type=0, Code=0 (ping响应)
  • TTL超时报文: Type=11, Code=0 (传输过程中TTL超时)

关键字段:

  • Identifier: 标识字段(0x0001)
  • Sequence number: 序列号(52/13312等)
  • TTL值: 显示生存时间(64,53等)

2）tracert原理演示



  • 作用：跟踪从起点到目标节点经过的路径
  • 注意：二层交换机只负责转发数据
  • 原理: TTL递增，当TTL变为0返回报错信息
  • 工作流程:
    • 主机A发送TTL=1的ICMP Echo请求
    • 第一跳TTL=0，路由器(RTA)返回TTL超时报文，主机A因此获取到RTA的地址
    • 主机A发送TTL=2的ICMP Echo请求
    • 第二跳TTL=0路由器(RTB)返回TTL超时报文，主机A因此获取到RTB的地址
    • 依次递增TTL直到到达目标主机B

实际抓包分析

  • 报文序列:
    • 前3个包: TTL=1的Echo request(Type=8，Code=0)-->第一跳
    • 第4-6个包: TTL=2的Echo request-->第二跳
    • 第7-9个包: TTL=3的Echo request-->第三跳
  • 响应规律:
    • 每个TTL值发送3个探测包
    • 中间路由器返回TTL超时报文(Type=11，Code=0)

    • 最终目标返回Echo reply(Type=0)

关键知识点

  • 重要考点:
    • TTL超时报文: Type=11, Code=0 (考试出现概率70%)
    • Echo request/reply: Type=8/0, Code=0
  • 实际应用:
    • 百度服务器使用负载均衡(每次返回不同IP)
    • 正常网络路径跳数通常不超过30跳
    • 运营商地址可能使用二次NAT(如100.x.x.x)
  • 报文分析技巧:
    • 通过Sequence number跟踪报文序列
    • TTL值递增规律: 1→2→3...
    • 每个TTL值发送3个探测包计算平均延迟

实验注意事项

  • 实验验证:
    • 建议自行抓包观察TTL递增规律
    • 注意区分本地网关和公网路由器的响应
    • 超时(*)表示节点未响应ICMP报文
  • 常见误区:
    • 误认为每次探测TTL都会递增(实际每组3个相同TTL)
    • 忽略Type=11报文的诊断价值
    • 不理解100.x.x.x是运营商NAT地址

3）ICMP生存时间超时报文类型（网规2015年11月第29题)

  • 关键提示：题干明确"在数据包组装期间"的TTL=0情况
  • 选项分析：
    • A/B项（地址/网络不可达）属于ICMP目的不可达类型
    • C项（校验差错）与TTL机制无关
    • D项（分片丢失）是组装失败的典型原因
  • 答案验证：通过ICMP报文类型代码区分（类型11代码0为传输超时，类型11代码1为组装超时）

ICMP生存时间超时报文类型
  • 传输期间TTL=0：典型场景如tracert应用，路由器在TTL减为0时向客户端回复该报文
  • 组装期间TTL=0：发生在IP分片重组阶段，表明存在分片丢失导致无法完成重组

4）例题:ping命令失败原因判断(网规2018年11月第17题)

  • 排除法应用：
    • 排除A项（TCP/IP配置）：域名解析成功说明协议栈正常
    • 排除B项（DNS故障）：已获取正确IP地址
    • 排除C项（ARP攻击）：网关错误会导致DNS解析失败
  • D，正选依据：ACL拦截可能针对特定主机（其他主机访问正常）

网络诊断基础
  • DNS解析正常标志：能正确显示域名对应的IP地址（202.117.112.36）
  • 网络不可达特征：返回"Destination net unreachable"且往返时间为0ms

5）例题:IP数据报首部校验错误路由器动作(网规2019年11月第49题)

  • 行为判断：
    • 排除A项（纠正错误）：网络设备不具备数据修正能力
    • 排除B项（转发）：错误数据报必须丢弃
    • 排除D项（通知目的端）：ICMP报文的正确发送方向
  • 核心考点：校验错误属于致命错误，必须终止传输
  • 答案：C
数据报错误处理机制
  • 纠错原则：网络层不进行数据修复（纠错码开销过大）
  • 标准流程：丢弃错误数据报并发送类型12代码0的ICMP差错报文
  • 通知对象：必须反馈给源端而非目的主机

6）例题:服务器操作系统与跳数判断 网规2020年真题解析



  • 解题步骤:
    • 观察返回TTL值为50，排除初始255（205跳不合理）和128（78跳不合理）的情况
    • 确认64-50=14跳符合网络实际情况
    • 查表确定TTL64对应FreeBSD系统
  • 易错点: 容易忽略全球路由跳数限制而选择理论计算值（如255−50=205跳）
  • 参考答案: (27)C-FreeBSD；(28)C-14跳
  • 考点强调: 第二空跳数计算是固定考点，需重点掌握计算方法和合理性验证。

路由追踪验证
  • 抓包分析原理: 通过Wireshark观察TTL递减过程，如初始255收到253说明经过2个三层设备。
  • 本地网关特征: 网关返回报文TTL通常为64（未减），证明与终端直接相连无中间设备。
  • 实验验证建议: 推荐使用ping+tracert组合命令配合抓包工具进行实践验证。
TTL值原理与应用
  • TTL作用机制: 表示数据包在网络中经过的最大跳数，每经过一个路由器减1。常见初始值有255、128和64三种。
  • 跳数计算方法: 用初始TTL减去接收到的TTL值。例如初始64收到50，则跳数=64−50=14跳。
  • 全球路由限制: 实际网络中任意两点间路由跳数通常不超过30跳，这是判断计算合理性的重要依据。
操作系统类型判断
  • 判断依据: FreeBSD系统默认TTL为64，Windows系统多为128，Unix类系统可能为255。
  • 可靠性说明: 该方法在现代网络环境中准确性有限，因操作系统可自定义TTL初始值，不同版本也可能存在差异。
  • 重点提示: 考试中需记忆典型系统的默认TTL值，实际工作中应结合其他检测手段。

7)例题:ICMP封装层次(网工2021年5月第20题)

  • 协议层级：ICMP是TCP/IP分层模型中的第三层（网络层）协议
  • 封装方式：ICMP报文直接封装在IP数据报中进行传送

抓包验证：通过Wireshark抓包可见ICMP报文上层直接对应IPv4头部

  • 选项分析：
    • A.以太帧：错误，这是第二层封装
    • B.IP数据报：正确，网络层协议直接封装
    • C.UDP报文：错误，属于传输层
    • D.TCP报文：错误，属于传输层
  • 答案：B
  • 考点提醒：这是基础考点，注意区分不同协议的分层位置
  • 记忆技巧：网络层协议（如ICMP）直接使用IP封装，类比信件（ICMP）需要信封（IP）邮寄

8）例题:Traceroute命令ICMP超时报文Type和Code(网工2023年5月第17题)

  • 关键考点: 中间路由器返回的ICMP报文类型和代码值
  • 选项分析:
    • A选项(Type=3)是目的不可达报文
    • B选项(Type=8)是回显请求报文
    • C选项(Type=11)是TTL超时报文
    • D选项(Type=12)是参数问题报文
  • 正确答案: C(Type=11,Code=0)
  • 记忆要点: "TTL exceeded in transit"对应Type=11,Code=0
  • 平台差异: Windows系统使用tracert命令，Linux系统使用traceroute命令，两者功能相同但名称不同
  • 返回机制: 中间路由器返回TTL超时报文(Type=11,Code=0)，终点返回端口不可达报文

9）例题:IP报文TTL减至0发送的ICMP消息(网工2024年11月第20题)

  • 关键考点: TTL减至0时触发的ICMP消息类型
  • 选项分析:
    • A选项是目的不可达消息
    • B选项是TTL超时消息
    • C选项是参数问题消息
    • D选项是源站抑制消息
  • 正确答案: B(TTL Exceeded)
  • 技术细节: 实际返回的是"TTL exceeded in transit"消息，属于ICMP超时报文

相关概念

  • TTL机制: 当IP报文在网络中传输时，每经过一个路由器TTL值减1
  • 触发条件: 当TTL值减至0时，路由器会丢弃该报文并返回ICMP错误消息

3.知识小结

知识点

核心内容

考试重点/易混淆点

难度系数

ICMP协议基础

- 直接封装在IP报文中，协议号为1;

- 功能：传递差错、控制、查询网络状态

协议号=1（高频考点）;

与TCP/UDP协议号区分

★★☆☆☆

ICMP报文类型

- Type 8 Code 0：Echo Request（拼请求）;

- Type 0 Code 0：Echo Reply（拼回应）;

- Type 11 Code 0：TTL超时（传输期间）;

- Type 11 Code 1：组装超时（分片丢失）

Type/Code组合（必考）;

区分传输超时 vs 组装超时

★★★☆☆

Ping命令原理

- 发送Echo Request，接收Echo Reply;

- 测试连通性、时延（如41ms）

底层为ICMP协议;

防火墙过滤需放行协议号1

★★☆☆☆

Traceroute原理

- 通过TTL递增触发超时报文（Type 11）;

- 每跳发送3次探测包（默认）

TTL超时报文=11/0（高频考点）;

二层交换机不显示IP地址

★★★★☆

TTL值分析

- 初始值：Windows=128，Linux=64;

- 跳数计算：初始TTL

- 接收TTL（如64-50=14跳）

操作系统推断（不准确）;

实际跳数限制（≤30）

★★★☆☆

ICMP错误处理

- 校验错误：丢弃报文并通知源端;

- 不纠正错误（仅检错重传）

通知源端（非目的端）; 与纠错码区别

★★☆☆☆

典型考题

- 过滤Ping需配置协议号1;

- Traceroute返回Type 11 Code 0;

- TTL超时原因（传输/组装）

协议号、Type/Code（70%出现率）;

ACL拦截导致拼不通（非ARP攻击）

★★★★☆

二、ICMPv6

        IPv6下的ICMP报文，主要分为差错报文和信息报文

1. 差错报文[0,127]

        类型范围：Type字段最高bit为0，取值范围[0,127]，用于报告IPv6数据包转发过程中的错误

        典型应用：目的不可达、超时等错误反馈

        底层机制：通过报错信息实现功能，类似traceroute记录路径信息

1）Path MTU发现



  • IPv6特性：中间设备不进行分片，分片仅在源节点完成
  • 工作原理：通过ICMPv6差错报文反馈路径最小MTU值
  • 性能优势：避免中途分片导致的性能下降，类似TCP的MSS协商
  • 工作示例：1500→1400→1300的MTU递减过程，最终以1300字节通信
  • PMTU（Path MTU）就是路径上的最小接口MTU

2. 信息报文[128,255]

        类型范围：Type字段最高bit为1，取值[128,255]，用于网络管理和配置

        典型应用：地址自动配置、组播成员管理等

1）Ping



  • 报文类型：
    • Echo Request(Type=128,Code=0)：探测请求
    • Echo Reply(Type=129,Code=0)：响应回复
  • 协议差异：与IPv4的ICMP类型值不同，但功能实现相同

三、NDP

1. NDP定义的信息和功能

        协议基础：基于ICMPv6实现的邻居发现协议

        包括：路由器宣告、路由器请求、路由重定向、邻居请求和邻居宣告

  • 核心功能：
    • 路由器发现：通过RS/RA报文发现链路上路由器，获得路由器上的通告信息。
    • 无状态自动配置：利用路由器通告RA报文的前缀信息，终端自动生成IPv6地址
    • DAD检测/重复地址解析：获得地址后，进行重复地址检测，确保地址不存在重复冲突，类似免费ARP的地址冲突检测，替代IPv4的ARP功能（NS/NA报文）
    • 地址解析：请求目的网络地址对应的数据链路层地址，类似ARP的功能
    • 邻居状态跟踪：通过NDP发现链路上的邻居并跟踪邻居状态，IPv6邻居表和在IPv4中的ARP表类似
    • 前缀重编址：路由器对所有通告的地址前缀进行灵活配置，实现网络重编制
    • 重定向：告知其他设备，到达目标网络的更优下一跳，优化路由路径（类似ICMP重定向）

2. NDP报文类型及功能

报文对应：

  • RS(133)/RA(134)：路由请求报文/路由器通告报文，可以实现路由器发现与地址生成配置
  • NS(135)/NA(136)：邻居请求报文/邻居通告报文，类似ARP请求和ARP通告
  • 重定向(137)：路径优化

功能映射：

  • RS/RA实现路由器发现和前缀重编址
  • NS/NA实现地址解析（ARP等效功能）和重复地址检测

3. IPv6地址自动配置的分类



无状态配置：

  • 特点：不需要IPv6地址分配服务器保存和管理每个节点的状态，不记录终端具体地址，仅分配前缀（不完整）
  • 实现：基于NDP协议（RS/RA报文）

有状态配置：

  • 特点：IPv6分配服务器必须保存每个节点的状态信息（全部）
  • 实现：DHCPv6服务器记录全地址

类比："全款购房"与"按揭购房"的区别

1）IPv6地址无状态自动配置过程



        生成链路地址：PC1基于本地的接口ID自动生成链路本地单播地址fe80::/10地址

        DAD检测：PC1使用NS/NA检测地址冲突，如果改地址无冲突则可启用，此时PC1具备IPv6连接能力

        RS报文--路由器发现：PC1发送RS请求，尝试发现路由器

        RA报文--获取前缀：R1回应RA，鞋带IPv6前缀，PC1接收RA报文获得/64前缀

        生成全局地址：PC1使用前缀+接口ID(EUI-64)组成128位IPv6单播地址

        最终检测：PC1对新地址再次执行DAD检测

4. 应用案例

1）例题:IPv6无状态配置过程

  • 关键步骤：首先生成链路本地地址(fe80::)，再发送RS报文
  • 报文对应：RS(133)请求路由器信息，RA(134)回复前缀，如果需要进行的是冲突检测则发送NS
  • 典型错误：容易混淆NS与RS的适用场景
  • 正确答案：(33)D链路本地地址；(34)B Router Solicitation

5.知识小结

知识点

核心内容

考试重点/易混淆点

难度系数

ICMPv6报文分类

分为差错报文（Type 0-127）和信息报文（Type 128-255）

差错报文用于反馈网络问题（如目的不可达、超时）；信息报文用于地址自动配置、组播管理

⭐⭐

Path MTU发现机制

通过ICMPv6差错报文动态探测路径最小MTU，避免IPv6中间设备分片

依赖ICMPv6差错报文（类似Traceroute原理），仅源节点分片

⭐⭐⭐

NDP协议（邻居发现协议）

基于ICMPv6实现，包含5种报文类型（RS/RA/NS/NA/重定向）

功能对比：

- RS/RA：路由器发现、前缀获取（类似DHCP）

- NS/NA：地址解析、重复检测（替代ARP）

⭐⭐⭐⭐

IPv6地址自动配置

无状态（依赖NDP的RA报文） vs 有状态（DHCPv6）

无状态流程：

1. 生成链路本地地址（FE80::）

2. DAD检测（NS/NA）

3. 发RS请求前缀

4. 组合前缀+MAC生成全局地址

⭐⭐⭐

NDP典型应用

- 路由器发现（RS/RA）

- 地址解析（NS/NA替代ARP）

- 重定向优化路径（Type 137报文）

易混淆点：

RA报文可强制指定前缀（与接口地址无关）

⭐⭐⭐⭐

四、组播技术

1. 组播应用场景

1）网络协议通信

  • 典型协议：RIPv2(224.0.0.9)、OSPF(224.0.5和6)、VRRP(224.0.0.18)使用组播交互信息
  • 效率优势：比单播更高效，是选择题高频考点
  • 地址记忆：协议对应的组播地址需重点记忆（如OSPF使用224.0.0.5/6）

2）互联网直播等视频业务

  • 典型应用：IPTV、网络直播（如抖音）、视频会议
  • 技术原理：底层通过组播实现数据分发，源端只需发送一份数据

2. 组播IP地址

  • 地址范围：224.0.0.0∼239.255.255.255（D类地址）
  • 进制转换：十进制23对应十六进制17（7×16^0+1×16^1=23）
  • IPv6特性：IPv6地址采用十六进制表示

3. 组播MAC地址

  • 固定前缀：0100.5E（前25位固定）
  • 生成规则：后23位由组播IP地址映射生成（如230.20.15.23→01005E14OF17）
  • 格式差异：IP地址用十进制，MAC地址用十六进制表示

4. 常见组播协议

  • 核心协议：IGMP（加入组播组）、PIM、MSDP、MBGP
  • 易混淆点：IGMP与ICMP区别（IGMP用于组播组管理，ICMP用于差错控制）
  • 考试注意：协议名称拼写差异是常见考点（如IGMP的"G"与ICMP的"C"）

5. 组播网络架构



  • 在接受组播报文时，判断该报文是否在正确的接口上到达，从而确保组播数据转发的无环化
  • 无环机制：通过组播分发树（组播流量转发的路径树）实现无环转发
  • 组播分发树表项标识：(S,G)表示特定源组播，(∗,G)表示任意源组播
  • 带宽优势：源端只需发送单份数据，接收者通过加入组播组获取

6. 应用案例

1）例题#组播分组数量

  • 核心原理：无论接收者数量多少，组播源只需发送1个分组
  • 干扰项：路由器数量(2个)和成员数量(6个)均为干扰信息
  • 答案：A（1个分组）

五、MPLS

        多协议标签交换（Muti-Protocol Label Swithing,MPLS)通过在数据链路层和网络层之间增加4字节的MPLS标签，基于MPLS标签实现数据快速转发。

1. MPLS的发展历程



  • 技术定位：数据链路层与网络层间增加4字节标签（类似802.1Q标签）
  • 发展转折：早期解决IP转发效率问题，后因硬件芯片发展转向VPN应用
  • 典型场景：电子政务外网等广域网互联与业务隔离需求

2. MPLS的标签分发与操作

  • 标签分发：通过LDP协议实现（需记忆协议全称）
  • 三大操作：
    • PUSH：指当IP标签进入MPLS域时，MPLS边界设备在报文二层首部和IP首部之前插入一个新标签；或者MPLS中间设备根据需要，在标签栈顶增加一个新标签（即标签嵌套封装）
    • SWAP：当报文在MPLS域内转发时，根据标签转发表，用下一跳分配的标签替换MPLS报文的栈顶标签。（如10→20）
    • POP：当报文离开MPLS域时，将MPLS报文的标签去掉，或者在MPLS倒数第二跳的节点处去掉栈顶标签，减少标签栈中的标签数目。

1）例题#压标签操作设备



  • 关键概念：PUSH操作只在MPLS入口边界设备(LER)执行
  • 排除法：B/C/D选项均包含非边界设备
  • 答案：A（入口LER设备）

2）例题#传递标签协议



  • 协议功能：标签分发协议LDP专用于标签分发（区分BGP/OSPF等路由协议）
  • 实践应用：实际网络多采用LDP动态分发，静态配置较少
  • 答案：A（LDP协议）

3.知识小结

知识点

核心内容

考试重点/易混淆点

难度系数

主播技术应用场景

网络协议通信（RIP/VRRP/OSPF等）和互联网直播/视频业务（IPTV/抖音直播/视频会议）

D类IP地址范围(224-239)

★★☆☆☆

主播地址体系

IP地址（D类）和MAC地址（前25位固定为01-00-5E，后23位由IP映射）

十六进制转换（如23→0x17）

★★★☆☆

主播协议

IGMP（组管理协议） vs ICMP（差错控制协议）

字母拼写差异（G/C）导致功能完全不同

★★★★☆

主播网络架构

无环分发树机制，源端只需发送单份数据

转发效率对比（主播vs单播）

★★☆☆☆

MPS技术本质

二层与三层间插入4字节标签，原为提升IP转发效率，现主要用于MPLS VPN

标签操作类型（push/swamp/pop）

★★★☆☆

MPLS标签分发

LDP协议动态分配标签，支持三种操作：

- push：入口压标签;

- swamp：中间交换标签;

- pop：出口弹标签

LER设备功能（标签边缘路由器）

★★★★☆

MPLS应用场景

电子政务外网等广域网互联与业务隔离

典型组网（国家-省-市-县多级架构）

★★★☆☆

相关文章：

  • 算法笔记.求约数
  • 【iOS】 分类 拓展 关联对象
  • Spring AI 实战：第九章、Spring AI MCP之万站直通
  • 聊聊对Mysql的理解
  • 每日c/c++题 备战蓝桥杯（洛谷P1015 [NOIP 1999 普及组] 回文数）
  • 从头训练小模型: 4 lora 微调
  • 性能优化实践：内存优化技巧
  • LeetCode 热题 100 994. 腐烂的橘子
  • 宏任务与微任务
  • 高等数学第三章---微分中值定理与导数的应用（3.4~3.5）
  • 【前端】【总复习】HTML
  • 互联网大厂Java面试：从基础到实战
  • 运算放大器的主要技术指标
  • 33.降速提高EMC能力
  • SpringBoot中接口签名防止接口重放
  • 前端面经-VUE3篇（三）--vue Router（二)导航守卫、路由元信息、路由懒加载、动态路由
  • Java后端开发day40--异常File
  • 【QT】QT中http协议和json数据的解析-http获取天气预报
  • express 怎么搭建 WebSocket 服务器
  • Linux | 了解Linux中的任务调度---at与crontab 命令
  • 人民日报今日谈：坚决克服麻痹思想，狠抓工作落实
  • 五一假期天气将大转变，南方新一轮降雨来袭
  • 中国固体火箭发动机领域杰出专家赵殿礼逝世，享年92岁
  • 家政阿姨如何炼成全国劳模？做饭、收纳、养老、外语样样都会
  • 中央宣传部、全国总工会联合发布2025年“最美职工”先进事迹
  • 解读｜特朗普“助攻”下加拿大自由党“惨胜”，卡尼仍需克服“特鲁多阴影”