ICMPとは何か

ICMPは、Internet Control Message Protocolの略です。 日本語では「インターネット制御通知プロトコル」などと表現されます。

パソコンやルーターは、IPパケットを宛先へ届けようとします。 しかし、経路が見つからない、途中で寿命が尽きた、確認に対する応答を返したいなど、 通信の状態を送信元へ知らせる必要があります。そのために使われるのがICMPです。

ICMPはTCPやUDPと何が違うのか

pingとは何か

pingを実行すると、送信元は宛先に対して「このメッセージが届いたら返してください」という確認用メッセージを送ります。 宛先が受信して応答できれば、返事が送信元へ戻ります。

IPv4のpingでは、Echo RequestはICMP Type 8、Echo Replyは ICMP Type 0として識別されます。 初級段階では、番号を暗記するよりも「要求を送って応答を受け取る」という往復を理解することが重要です。

Windowsでpingを実行する

ping 192.168.1.1

Windowsでは通常、4回のEcho Requestを送信します。 実行回数はオプションで変更できます。

Linuxでpingを実行する

ping 192.168.1.1

Linuxでは、多くの環境で停止するまで繰り返し送信します。 終了するときは、通常はCtrl＋Cを押します。

pingが往復する流れ

pingはICMPだけで完結しているように見えますが、実際にはIP、ARP、Ethernet、ルーティングなど、 これまで学んだ複数の仕組みと連携して動作します。

例：別のネットワークにあるサーバーへpingする

1. PC-Aが宛先IPアドレスを確認する PC-Aは、宛先の192.168.2.20が自分と同じネットワークかをサブネットマスクで判断します。
2. デフォルトゲートウェイへ送ると判断する 宛先は別ネットワークなので、PC-Aはルーターの192.168.1.1へフレームを渡します。
3. 必要であればARPでルーターのMACアドレスを調べる ARPテーブルに情報がなければ、PC-AはデフォルトゲートウェイのMACアドレスを確認します。
4. Echo RequestをIPパケットへ格納して送る 送信元IPは192.168.1.10、宛先IPは192.168.2.20です。
5. ルーターが経路を判断して転送する ルーターはルーティングテーブルを確認し、Server-Bがあるネットワークへパケットを転送します。
6. Server-BがEcho Requestを受信する Server-BがICMP Echoに応答する設定なら、Echo Replyを作成します。
7. Echo ReplyがPC-Aへ戻る 応答はルーターを経由し、PC-Aへ返ります。PC-Aは往復にかかった時間を表示します。

同じネットワーク内ならどうなるか

宛先が同じネットワーク内にある場合、送信元はデフォルトゲートウェイへ渡さず、 ARPで宛先端末自身のMACアドレスを確認して直接フレームを送ります。

ICMP Echoメッセージの中身

pingでは、Echo RequestとEcho Replyを対応付けるための情報がICMPメッセージに含まれます。

なぜシーケンス番号が必要なのか

pingは複数回のEcho Requestを送信します。シーケンス番号があれば、 どの要求に対する応答が返ったのか、途中の応答が失われたか、順番が前後したかを判断しやすくなります。

TTLはICMP専用の情報ではない

ping結果に表示されるTTLは、ICMPメッセージ内ではなく、IPヘッダーに含まれる情報です。 TTLはルーターを通過するたびに減少し、0になるとパケットは破棄されます。

ping結果の見方

次は、Windowsでpingが成功したときの簡略化した表示例です。

C:\> ping 192.168.1.1

192.168.1.1 に ping を送信しています 32 バイトのデータ:
192.168.1.1 からの応答: バイト数=32 時間<1ms TTL=64
192.168.1.1 からの応答: バイト数=32 時間<1ms TTL=64
192.168.1.1 からの応答: バイト数=32 時間<1ms TTL=64
192.168.1.1 からの応答: バイト数=32 時間<1ms TTL=64

パケット数: 送信 = 4、受信 = 4、損失 = 0 (0% の損失)

応答時間は片道の時間ではない

pingの「時間」は、送信元から宛先までの片道時間ではありません。 行きと帰り、さらに端末やルーターでの処理を含む往復時間です。

TTLからOSや経路を断定しない

機器ごとに最初のTTL設定が異なることがあるため、受信したTTLから大まかな傾向を推測することはできます。 ただし、設定変更や経路差もあるため、TTLだけでOSや通過ルーター数を断定するのは避けます。

pingが通ると分かること

ping成功でもWebサイトが見られない例

サーバーへpingは通るものの、Webサイトが表示できないケースはあります。

• Webサーバーのサービスが停止している
• TCP 80番・443番がファイアウォールで拒否されている
• HTTPSの証明書や暗号設定に問題がある
• アプリケーション内部でエラーが発生している
• ロードバランサーやプロキシの設定に問題がある

pingが通らない原因

pingが失敗した場合でも、「宛先が停止している」とは限りません。 Echo RequestまたはEcho Replyが往復する途中のどこかで問題が起きている可能性があります。

代表的な失敗表示

Echo以外のICMPメッセージ

ICMPはping専用のプロトコルではありません。 IP通信のさまざまな状態を知らせるために、複数のメッセージが定義されています。

tracert・tracerouteとTTLの関係

経路確認コマンドは、TTLを小さい値から段階的に増やしたパケットを送ります。 TTLが途中のルーターで0になると、そのルーターからICMP Time Exceededが返るため、 どのルーターを通過しているかを順番に確認できます。

pingを使った基本的な確認順序

通信できないときは、遠い宛先へいきなりpingするのではなく、 自分に近い場所から順番に確認すると、問題がありそうな区間を絞り込めます。

1. ループバックアドレスへpingする IPv4なら127.0.0.1へpingし、端末内のTCP/IP機能が動作しているかを確認します。
2. 自分自身のIPアドレスへpingする 端末に設定されたIPアドレスへpingし、ローカル設定とインターフェースの状態を確認します。
3. 同じネットワーク内の既知の端末へpingする ARP、スイッチ、VLAN、ケーブルやWi-Fiなど、ローカルネットワーク内を確認します。
4. デフォルトゲートウェイへpingする 端末からルーターまでの通信が成立するかを確認します。
5. 別ネットワークの既知のIPアドレスへpingする ルーティングや途中経路、戻り経路を含む通信を確認します。
6. ホスト名を指定してpingする IP指定では成功し、名前指定では失敗するなら、DNSや名前入力を重点的に確認します。

IPアドレス指定と名前指定を使い分ける

ICMPとpingに関するよくある勘違い

自分の言葉で説明する課題

最後に、次の質問へ自分の言葉で答えてください。