IP协议的基本原理、报文结构和抓包分析

IP协议的基本原理、报文结构和抓包分析

基本原理：

IP 协议提供了一种分层的、与硬件无关的寻址系统，它可以在复杂的路由式网络中传递数据所需的服务。

IP 协议可以将多个交换网络连接起来，在源地址和目的地址之间传送数据包。同时，它还提供数据重新组装功能，以适应不同网络对数据包大小的要求。

 

在一个路由式网络中，源地址主机向目标地址主机发送数据时，IP协议是如何将数据成功发送到目标主机上的呢，由于网络分同网段和不同网段两种情况，工作方式如下：

同网段：

如果源地址主机和目标地址主机在同一网段，目标 IP 地址被 ARP 协议解析为 MAC 地址，然后根据 MAC 地址，源主机直接把数据包发给目标主机。

不同网段：

网关（一般为路由器）的 IP 地址被 ARP 协议解析为 MAC 地址。根据该 MAC 地址，源主机将数据包发送到网关。

网关根据数据包中的网段 ID 寻找目标网络。如果找到，将数据包发送到目标网段；如果没找到，重复步骤（1）将数据包发送到上一级网关。

数据包经过网关被发送到正确的网段中。重复同网段，目标IP地址被ARP协议解析为 MAC 地址。根据该 MAC 地址，数据包被发送给目标地址的主机。

 

 

报文结构：

用 IP 协议传输数据的包被称为 IP 数据包，每个数据包都包含 IP 协议规定的内容。IP 协议规定的这些内容被称为 IP 数据报文（IP Datagram）或者 IP 数据报。

IP 数据报文由首部（称为报头）和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。

 

 

 

字段	含义
版本version	4位，通信双方ip协议版本必须一样，一般是4版本
首部长度	4位，最大的十进制数为15，单位为32位字长即4字节，首部最大长度位60字节,若首部长度不是4字节整数倍需要用最后的填充字段
区分服务tos	8位，只有区分服务类型时才起作用。
总长度totlen	16位，首部和数据之和，单位为字节，2的16次方=65535字节，即最多65535个字节
标识identification	16位，标识数据报，是ip协议在存储器维持的计数器产生的数字，产生一个数据报，计数器就加一，并将此值赋给标识字段，当数据报长度超过MTU必须分片时标识字段的值就复制到所有分片的标识字段中，具有相同标识字段的分片报文又会被重组成原来的数据报。
标志flag	3位，第一位未使用，为0；第二位df表示是否分片，0表示允许分片，1表示不允许分片。第三位mf表示是否还有分片在转移，0时表示没有更多分片需要发送或者数据报没有分片。
片偏移offsetfrag	13位，报文被分片后，标记分片在原报文中的相对位置，片偏移以8个字节为单位，除了最后一个其他分片的偏移值都是8字节的整数倍。
生存时间ttl	8位，数据报在网络中的寿命，防止无法交付的数据无限制在网络中传输，从而消耗网络资源。转发前ttl减1，若减少到0则丢弃，不再转发。 指明数据报在网络中最多可经过255个，若把ttl初始值设为1，则表示只能在本局域网内传送。
协议	8位，所携带数据使用的协议类型，让网络层知道怎么来处理数据部分。如：tcp 6   udp 17   icmp 1
首部校验和	16位，每经过一个路由器，首部的字段都可能发生改变（如ttl值），所以需要重新校验首部的校验和，数据部分不发生改变所以不用重新生成。
源地址	32位
目的地址	32位
可选长度（包括填充部分）	用于可选的报头设置，主要用于测试，调试和安全。包括：严格源路由（必须经过指定路由），网际时间戳，安全限制 可用若干0填充字段，保证整个报头长度为32位的整数倍。
数据	长度不固定

8位1个字节

 

抓包分析:

1. ping百度

 

1. Werishark抓包

 

1. 查看主机发送给14.215.177.38的tcp报文的ip结构