抓包分析以太网帧和IP数据包，头部那么多东东用来干啥的，扫盲篇

2020-04-14

抓包过程

使用了 Wireshark 进行抓包，用两个最常用的 curl 和 ping 命令来演示抓包情况，开启抓包。

## 先访问我自己的网站首页
 curl https://zengzhiqin.kuaizhan.com 
## 再查看我自己网站的地址
 ping https://zengzhiqin.kuaizhan.com

Wireshark根据 ping 命令得到的地址进行条件过滤，得到上面两个命令所得到的包，主要有 TCP（https基于tcp协议）协议和 ICMP（ping命令是基于 ICMP 协议）协议的包，如下图所示：

抓包分析

MAC帧 = 6字节源mac地址 + 6字节目标mac地址 + 2字节类型 + 4字节帧检验序列FCS + 数据长度（46~1500字节）

MAC帧长度是需要在64~1518字节之间的，太长或者太短都是无效的帧。

IP数据包过来了，MAC 层会给分别使用6个字节为其加上“源mac地址”和“目标mac地址”，并且花2个字节为其指明是哪种类型的IP数据报(目前有IPV4,IPV6两种类型)，4字节“FCS帧检验序列” 负责检验帧是否有效，然后就是46~1500字节之间的IP数据报长度。

抓包里面的mac帧内容如下，选取了ping的reply类型包信息进行查看分析：

以太网帧

小补充：帧检验序列即FCS（frame check sequence）, 让接收帧的网卡或接口判断是否发生了错误。

判断过程如下：发送网卡利用多项式计算，称循环冗余校验（CRC),将计算结果写入FCS字段，接收方收到这个帧，对其做相同的CRC计算。如果计算结果与接收的FCS字段相同，则帧没有发生错误。如果不同，接收方就相信帧肯定发生了错误，并丢弃这个帧。

抓包得到的头部对应关系如下所示（1~31表示的bit，8bit=1byte）：

IP数据包头部

头部每个内容如下：

版本： TCP/IP 协议版本，是ipv4,还是ipv6；
首部长度：告诉数据包，首部长度有多长，因为首部有变长部分（如图中可变部分，试想一下如果当初没有设计这个可变长度，是不需要设计这个“首部长度”的）；
服务类型：网络中的数据包有着急的，有不着急的，比如你和别人聊微信，这个包就比较着急了，如果你是在发邮件，那么点击了发送让他慢慢溜达过去也是没问题的。就相当于火车站排队，军属优先，残疾人优先，让列宁同志先走的意思；
总长度：首部+数据的长度，总长度最大是2的16次方-1，即65535字节（上面讲到的数据链路层数据大小最大1500字节别忘了，除去IP首部的20个字节，数据链路层能接受的IP数据大小是1480字节，正因为这两货大小不一样，如果一个数据包大于了1480字节，网络层要把包送给数据链路层传输，才需要后面的分片）
标识：用途就是数据包分片之后可以根据标识的编号，将分片的包重新组装为一个完整数据包

分片

此处单独截图抓包分析的标志内容，Reserved bit为保留了一位，没有进行设置；Don't fragement为1表示他是一个完整的数据包，不是一个片；More fragements为0表示这是最后一个分片，为1表示后面还有分片；

我curl的我的站点首页，内容是不多的，没有大于1500字节，所以不需要分片，如果我开启迅雷下载了一个很大的东西，那这个地方是需要分片的。

片偏移

生存时间ttl：linux给数据包的默认ttl是64，windows系统是128，Unix系统是255，每次过一个路由器那么ttl-1，每次经过一个路由器就要减1，ttl耗尽了那么这个包就自动消失了，防止路由里面出现了环路死循环了，包永不消失。
协议：标识这个包要交给谁来处理，如果是 tcp 或者 udp 那么就需要交给传输层处理，如果是ICMP，IGMP，OSPF那么就交给网络层来处理这个包。此处是tcp协议，协议号是6.

image

校验过程

网络里面时时刻刻有那么多的包，设计者们秉着绝不浪费一个 bit 的精神，每一个标志的设计都是精心设计的，这个时候包的首部就要绝对的精简了。这两个内容写完就很多了，下一篇我会写一个姊妹篇，抓包分析传输层的tcp三次牵手四次分手过程~~感谢观看。