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网络抓包分析【IP，ICMP，ARP】以及 IP数据报，MAC帧，ICMP报和ARP报的数据报格式

2023-09-20 22:10

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网络抓包分析，IP数据报，MAC帧，ICMP报，ARP报格式以及不同网络通信的过程。

网络抓包工具 wireshark
以太网v2MAC帧
IP数据报格式
ICMP报文格式
ARP协议及ARP报文格式
抓包分析

Wireshark（前称Ethereal）是一个网络封包分析软件。网络封包分析软件的功能是截取网络封包，并尽可能显示出最为详细的网络封包资料。Wireshark使用WinPCAP作为接口，直接与网卡进行数据报文交换。

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软件界面如下图：

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MAC帧的帧头包括三个字段。前两个字段分别为6字节长的目的地址字段和源地址字段，目的地址字段包含目的MAC地址信息，源地址字段包含源MAC地址信息。第三个字段为2字节的类型字段，里面包含的信息用来标志上一层使用的是什么协议，以便接收端把收到的MAC帧的数据部分上交给上一层的这个协议。例如，当类型字段的值是0x0800时，就表示上层使用的是IP数据报。

MAC帧的数据部分只有一个字段，其长度在46到1500字节之间，包含的信息是网络层传下来的数据。MAC帧的帧尾也只有一个字段，为4字节长，包含的信息是帧校验序列FCS（使用CRC校验）。

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版本（4位）：该字段定义IP协议版本，负责向处理机所运行的IP软件指明此IP数据报是哪个版本，所有字段都要按照此版本的协议来解释。如果计算机使用其他版本，则丢弃数据报。
首部长度（4位）：该字段定义数据报协议头长度，表示协议头部具有32位字长的数量。协议头最小值为5，最大值为15。
服务（8位）：该字段定义上层协议对处理当前数据报所期望的服务质量，并对数据报按照重要性级别进行分配。前3位成为优先位，后面4位成为服务类型，最后1位没有定义。这些8位字段用于分配优先级、延迟、吞吐量以及可靠性。
总长度（16位）：该字段定义整个IP数据报的字节长度，包括协议头部和数据。其最大值为65535字节。以太网协议对能够封装在一个帧中的数据有最小值和最大值的限制（46~1500个字节）。
标识（16位）：该字段包含一个整数，用于识别当前数据报。当数据报分段时，标识字段的值被复制到所有的分段之中。该字段由发送端分配帮助接收端集中数据报分段。
标志（3位）：该字段由3位字段构成，其中最低位（MF）控制分段，存在下一个分段置为1，否则置0代表该分段是最后一个分段。中间位（DF）指出数据报是否可进行分段，如果为1则机器不能将该数据报进行分段。第三位即最高位保留不使用，值为0。
分段偏移（13位）：该字段指出分段数据在源数据报中的相对位置，支持目标IP适当重建源数据。
生存时间（8位）：该字段是一种计数器，在丢弃数据报的每个点值依次减1直至减少为0。这样确保数据报拥有有限的环路过程（即TTL），限制了数据报的寿命。
协议（8位）：该字段指出在IP处理过程完成之后，有哪种上层协议接收导入数据报。这个字段的值对接收方的网络层了解数据属于哪个协议很有帮助。
首部校验和（16位）：该字段帮助确保IP协议头的完整性。由于某些协议头字段的改变，这就需要对每个点重新计算和检验。计算过程是先将校验和字段置为0，然后将整个头部每16位划分为一部分，将个部分相加，再将计算结果取反码，插入到校验和字段中
源地址（32位）：源主机IP地址，该字段在IPv4数据报从源主机到目的主机传输期间必须保持不变。
目的地址（32位）：目标主机IP地址，该字段在IPv4数据报从源主机到目的主机传输期间同样必须保持不变
。

ICMP（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议(ICMP输入网络层的协议)，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。

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ICMP类型

TYPE	CODE	Description	Query	Error
0	0	Echo Reply——回显应答（Ping应答）	x
3	0	Network Unreachable——网络不可达		x
3	1	Host Unreachable——主机不可达		x
3	2	Protocol Unreachable——协议不可达		x
3	3	Port Unreachable——端口不可达		x
3	4	Fragmentation needed but no frag. bit set——需要进行分片但设置不分片比特		x
3	5	Source routing failed——源站选路失败		x
3	6	Destination network unknown——目的网络未知		x
3	7	Destination host unknown——目的主机未知		x
3	8	Source host isolated (obsolete)——源主机被隔离（作废不用）		x
3	9	Destination network administratively prohibited——目的网络被强制禁止		x
3	10	Destination host administratively prohibited——目的主机被强制禁止		x
3	11	Network unreachable for TOS——由于服务类型TOS，网络不可达		x
3	12	Host unreachable for TOS——由于服务类型TOS，主机不可达		x
3	13	Communication administratively prohibited by filtering——由于过滤，通信被强制禁止		x
3	14	Host precedence violation——主机越权		x
3	15	Precedence cutoff in effect——优先中止生效		x
4	0	Source quench——源端被关闭（基本流控制）
5	0	Redirect for network——对网络重定向
5	1	Redirect for host——对主机重定向
5	2	Redirect for TOS and network——对服务类型和网络重定向
5	3	Redirect for TOS and host——对服务类型和主机重定向
8	0	Echo request——回显请求（Ping请求）	x
9	0	Router advertisement——路由器通告
10	0	Route solicitation——路由器请求
11	0	TTL equals 0 during transit——传输期间生存时间为0		x
11	1	TTL equals 0 during reassembly——在数据报组装期间生存时间为0		x
12	0	IP header bad (catchall error)——坏的IP首部（包括各种差错）		x
12	1	Required options missing——缺少必需的选项		x
13	0	Timestamp request (obsolete)——时间戳请求（作废不用）	x
14		Timestamp reply (obsolete)——时间戳应答（作废不用）	x
15	0	Information request (obsolete)——信息请求（作废不用）	x
16	0	Information reply (obsolete)——信息应答（作废不用）	x
17	0	Address mask request——地址掩码请求	x
18	0	Address mask reply——地址掩码应答

ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。
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硬件类型：指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1；
协议类型：指明了发送方提供的高层协议类型，IP为0800（16进制）；
硬件地址长度和协议长度：指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用；
操作类型：用来表示这个报文的类型，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4；
发送方硬件地址（0-3字节）：源主机硬件地址的前4个字节；
发送方硬件地址（4-5字节）：源主机硬件地址的后2个字节；
发送方IP地址（0-1字节）：源主机硬件地址的前2个字节；
发送方IP地址（2-3字节）：源主机硬件地址的后2个字节；
目标硬件地址（0-1字节）：目的主机硬件地址的前2个字节；
目标硬件地址（2-5字节）：目的主机硬件地址的后4个字节；
目标IP地址（0-3字节）：目的主机的IP地址。

IP数据报抓包分析

打开wireshark软件，然后选择可以正常上网的网卡，然后进行抓包（右键 start capture）即可。

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此时已经抓到了一些数据报，可以开始分析了

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在分析之前，我们还需要做一件小事情，查看一下自己主机的ip信息和mac信息 win+r cmd 进入到控制命令台，然后输入ipconfig/all查看自己的网络配置信息.

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然后我的wifi网络信息是：

IPv4 地址 : 192.168.122.114(首选)
子网掩码 : 255.255.255.0
物理地址(MAC地址): 4C-D5-77-A3-8E-A9
DNS 服务器 : 192.168.122.55

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分析，此IP数据报的信息(恰好是tcp的数据报)，我们知道网络是协议层层封装，所以应该是mac数据链路层->网络层ip->运输层tcp/udp->更高层次协议封装。

一、观察图中的数据，首先，前14个字节应该为mac的头部：

4c d5 77 a3 8e a9 为我的wifi网卡的源mac地址.
2. e2 02 f5 b1 d1 c7 应该为网关的mac地址信息即目的mac.
3. 接下来是 0800 即 mac地址格式中的类型字段，表明当前接收的数据是ip数据报.

二、前14个字节，为mac帧的头部信息，所以从第15个字节开始，里面封装的应该是ip数据报

然后在ip数据报的格式中的话，我们首要的任务是找到其中的目的IP和源IP，经过上面的IP数据报格式得知，IP数据报首部每行4个字节。

对应的协议字段应该为第10个字节，即比特流中的第24个字节，对应下图的06，即此ip数据报的协议是tcp，
源IP地址和目的IP地址，应该分别对应的其中第四行（第13-16字节）和第五行（第17-20字节）即比特流中的第27字节开始为源IP地址，第31字节开始为目的IP地址。
源IP地址为 ：75 a1 c0 ef （十六进制）即 117.161.192.239（十进制）
目的IP地址为: c0 a8 7a 72 （十六进制）即 192.168.122.114 （十进制）。