Wireshark捕获分组深入理解TCPIP协之IP协议.docxVIP

HYPERLINK /qq276592716/article/details/8707095 Wireshark捕获分组深入理解TCP/IP协议之IP协议 摘要： ? ??本文简单介绍了网络层理论知识，详细讲解了IP数据报各个字段，并从Wireshark俘获分组中选取IP数据报进行分析，也阐述了分组和分片的区别。 一、IPv4数据报 ? ??网络层是处理端到端数据传输的最低层。网络层关注如何将分组从源端沿着网络路径送达目的端，期间可能需要经过许多跳中间路由器。即提供转发(数据从路由器那个接口出去)、选路(发送方与接收方间的路径)、网络建立(如ATM、帧中继)。这里以IPv4为例，关于IPv6报文格式详见博文《 HYPERLINK /uid-9112803-id-3206178.html \t _blank IPv4与IPv6数据报格式详解》。 图1 IPv4数据报格式 版本号(version) ? ??不同的IP协议版本使用不同的数据报格式。 首部长度(HL, Internet Head Length) ? ??确定IP数据报中数据部分实际从哪里开始，包含可变数量的选项。若IP数据报没有包含选项，则IP数据报首部长度为20字节。 服务类型(TOS, Type Of Service) ? ??更好地服务不同类型IP数据报(如实时数据报IP电话应用、非实时通信流FTP)，Cisco将TOS前3位标识不同服务等级，即优先级。 数据报长度(TL, Total Length) ? ??IP数据报长度，即首部+数据。 分片：标识(identification)、标志(flags)、段位移(Fragment Offset) ? ??这3个字段跟IP分片有关，当目的主机从同一个源收到一批数据报时，需要确定这些数据报是完整数据报还是分片后的数据报，数据报首部标识字段解决这个问题，检查数据报的标识号确定哪些数据报真正是同一个较大数据报的片；如何判断最后一个分片已收到，数据报首部标志字段解决这个问题，将最后一片的标志为0，其他标记为1；如何顺序重组这些片，这就需要记录每个片的在数据报有效净荷的偏移量，这也确定了片是否丢失。若丢失某些片，则丢弃这个不完整的数据报(不会交给传输层)。需要可靠传输怎么办呢，由传输层让源重传原始数据摄中的数据(如TCP)。 寿命(TTL, Time To Live) ? ??每次数据报经过一台路由器时，该字段的值减1，若TTL字段减为0，则丢弃该数据报，从而确保数据报不会永远在网络循环。 上层协议(Protocol) ? ??该字段用于指明IP数据报的数据部分应该交给哪个传输层协议(6为TCP、17为UDP)。 首部检查和(Header Checksum) ? ??只是对IP首部进行检验，对整个TCP/UDP报文段检验交由TCP/UDP完成。将首部中的每两个字节当作一个数，用反码运算对这些数求和，该和按1补码值存放在检查和字段。当路由器收到IP数据报时，计算其首部检查和，与该字段值比较，若出错则丢弃该数据报。 ? ??注：因为TTL字段及选项字段可能改变，所以每个路由器上的检查和都须重新计算并存放在原处。(检查后，再更新) 源和目的IP地址(Source/Destination Address) 选项(Options) ? ??选项字段允许IP首部被扩展，由此导致数据报首部长度可变，故不能预先确定数据字段从何开始，同时也使路由器处理一个IP数据报所需时间差异很大(有的要处理选项，有的不需要)。 数据(Data) ? ??当使用TCP/UDP协议时，数据即为传输层报文段(TCP/UDP)。数据字段也可承载其他类型数据，如ICMP报文段。 二、实例解析 ? ??以请求百度首页基本HTML为例，因HTTP报文太大(3835字节)，网络层对其进行分片，共4片，如下图(截自Wireshark俘获的HTTP响应报文)： 图2 数据分片实例 整个HTTP报文传输示意图如下： 图3 HTTP报文传输实例示意图 2.1 分片 ? ??IP数据报首部字段的标识(identification)、标志(flags)、段位移(Fragment Offset) 用来处理分片。当目的主机从同一个源收到一批数据报时，需要确定这些数据报是完整数据报还是分片后的数据报，数据报首部标识字段解决这个问题，检查数据报的标识号确定哪些数据报真正是同一个较大数据报的片；如何判断最后一个分片已收到，数据报首部标志字段解决这个问题，将最后一片的标志为0，其他标记为1；如何顺序重组这些片，这就需要记录每个片的在数据报有效净荷的偏移量，这也确定了片是否丢失。若丢失某些片，则丢弃这个不完整的数据报(不会交给传输层)。需要可靠传输怎么办呢，由传输层让源重传原始数据摄中的数据(