【ICMP】ICMPって、どんなプロトコル？

2.1　ICMPとは？

ICMP(Internet Control Message Protocol)は、
IPプロトコルの「エラー通知」や「制御メッセージ」を転送するためのプロトコルです。
TCP/IPが実装されたコンピュータ間で、通信状態を確認するために使用されます。
ICMPはインターネット層（OSI参照モデルのネットワーク層）で動作するプロトコルです。

IPプロトコルはIPデータグラムの送受信を行うプロトコルですが、
処理がエラーとなってしまった場合など、結果の詳細を報告する機能は実装されていません。

ICMPは、
IPの代わりに通信の疎通状態や処理エラーを報告するといった、IPの補助として動作します。

2.2　ICMPパケットのフォーマット

ICMPは、ネットワーク層で動作するとはいえ、
図2.2-1に示すようにTCPやUDPと同じレベルに位置しており、
それぞれ異なるプロトコル番号を与えられています（ICMPは1番、TCPは6番、UDPは17番）。

ICMPのパケットは、IPパケットを使って送信されます。
IPヘッダーの後ろにICMPヘッダーとデータ部が付与される形となります。

ICMPパケットには、その機能によって何種類かのパターンがあります。

基本的な構造は、表2.2-1に示すようになっています。

2.3　ICMPメッセージの構造

2.3.2　ICMPのタイプとコード

ICMPにはTCPやUDPのようなポート番号は存在しません。
代わりに、表2.3-1に示すようなタイプとコードにより、
メッセージに役割や意味を持たせています。

3.1　タイプ8／0：　ICMPエコー要求／エコー応答

「ICMPエコー」は、指定されたエコー・データ・パケットを、
2つのTCP/IPノード間で送受信するためのメッセージです。

ICMPエコーの送信元が送ったデータ・パケットが相手のノードに届くと、
そのデータがそっくりそのまま元のノードへと送り返されてきます。

この応答操作ではアプリケーションは介在せず、
TCP/IPのプロトコル・スタック自身が応答処理を行います。

パラメーターとなるデータをそのまま送り返すので「エコー」と呼ばれており、
TCP/IPのプロトコル・スタックが稼働しているかどうかを調べるために使われます。

TCP/IPをサポートしているノードは必ずこの機能を実装することが求められており、
ノードの動作状態を調査するためには欠かせない機能となっています。

一般ユーザーが利用するpingコマンドは、このICMPエコー機能を使って実現されています。

先頭にある「タイプ」フィールドには「エコー要求（8）」か「エコー応答（0）」が
セットされます。

最初にエコー要求を出す方が、
タイプ・フィールドに「エコー要求（8）」をセットしてパケットを送信し、
受信した側では、タイプを「エコー応答（0）」に変えて元のパケットをそのまま返信します。

コード・フィールドは、このICMPメッセージでは使用されません（0が入っている）。

「ID」と「シーケンス番号」は、
ICMPエコー・メッセージを利用するアプリケーションが自由に利用できるフィールドです。

通常は、エコー・メッセージを送信する側において、
送信したパケットを一意に識別できるような数値をセットします。

エコー・メッセージでは、
これらのフィールドの内容もそのまま変更せずにパケットを送り返すため、
受信した側でこれらのフィールドの内容を調べることにより、
どのエコー要求に対する応答であるかを識別することができます。

同時に複数の要求パケットを送信して、その応答時間が大きくずれているような場合とか、
同時に複数のユーザーがpingコマンドを実行した場合でも、
パケットを送信するたびに異なる値をセットしておくことで、
どの要求パケットに対する応答であるかが分かるようになります。

3.2　タイプ3：　あて先不達

タイプ3のメッセージは、
何らかの理由であて先となるサービスへパケットを送ることができない場合に、
送信元に対して送り返されるエラー・メッセージです。

たとえば、 特定のTCPやUDPポートに向けて送られた通信要求に対して、
下に示すようなエラーを伝えるために利用されます。

・ ポートをリッスン（待ち受け）しているサービスがない

・ IPフラグメンテーションが必要にもかかわらず、
IPパケット中の「フラグメント禁止bit（DF bit）」がセットされていて、
その先へパケットをルーティング（フォワード）することができない

ICMPのヘッダー中にある「コード」部分には、
エラーの要因を表す数値がセットされ、送信されます。

表3.2-1に示すようなエラー要因があります。

3.3　タイプ5：　ICMPリダイレクト

タイプ5のメッセージは、ルーティングに関する情報を伝えるためのICMPメッセージです。
IPパケットの送信先が適切でない場合に、ルーターによって送信元に返信されることがあります。

このメッセージは、ルーターでしかサポートされていないメッセージです。

以下に、「ICMPリダイレクトによるルーティングの変更」の例を示します。

3.4　タイプ11―ICMP時間超過

タイプ11のメッセージは、ルーティングの途中で、時間（回数）が超過してしまった場合に、
IPパケットの送信元に対して返信されるICMPメッセージです。

このメッセージが生成される要因は2つあります。

1つは、IPヘッダー中のTTLが0になってしまった場合です。
IPヘッダー中には、TTLというフィールドがあり、
ルーターによってパケットがフォワードされるたびに1ずつ減算されます。

このTTL値が0になると、そのIPパケットは破棄され、 IPパケットが無限にルーティングされるのを防いでいます。

そのとき、同時に元の送信元に対してICMPの時間超過メッセージが送られ、
送信元では、パケットが経路の途中で破棄されたことを知ることができます。

もしこのメッセージが返されないとすると、
パケットが相手まで届いたかどうかを知ることが困難になるでしょう。
ルーターによって破棄されたか、
それとも相手からの応答が遅れているのかを区別するのが難しくなます。

ちなみに、tracertコマンドは、
このメッセージを受信することによって、
パケットがどこまで届いたかを調べるようになっています。