IP协议

Posted 2021-02-03 erma

IP协议

掌握的知识

1、 IP协议的基本概念及在OSI模型中的作用
2、 存活时间及IP分片的基本概念
3、 学会利用wireshark分析捕获文件中的TTL和IP分片
4、 掌握捕获IP数据包的方法

存活时间与IP分片

这里我们首先来研究一下关于IP协议的两个非常重要的概念：存活时间与IP分片。存活时间（TTL，Time to Live）用于定义数据包的生存周期，也就是在该数据包被丢弃之前，所能够经历的时间，或者能够经过的最大路由数目。这个值是在数据包被创建的时候设置的，而且通常在每次发往一个路由器的时候会实现自减一的操作。一旦TTL的值变为了0，那么这个数据包就会被丢弃。由于TTL的值在技术上是基于时间的，那么一个非常繁忙的路由器可能会将TTL的值减去不止1，但是一般来说，我们还是可以认为一个路由设备在多数情况下只会将TTL的值减去1。这里我们结合实验文件来在Wireshark中分析一下存活时间：

这个捕获文件中包含有两个ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议）数据包，它使用了IP协议进行数据包的传递，我们可以利用Packet Details面板来展开IP的头部信息进行分析。
在这里可以看到，IP的版本号为4，IP头的长度是20字节，总长度是60字节，并且TTL的值是128。其实这个捕获文件是从IP地址为10.10.0.3的设备将一个ICMP请求发往了IP地址为192.168.0.128的设备上。也就是使用了ping来测试设备之间的通信。而这个捕获文件就是在源主机上被创建的。

接下来我们看一下IP地址为192.168.0.128的设备上捕获的第一个数据包的IP头部信息：

可以发现，这里的TTL值变成了127，比原来的TTL少了1。就算我们不知道这个网络的结构，那么也可以由TTL值推断出这两台设备之间是有一个路由器的，正是由于有一个路由器，才使得TTL的值减少了1。

-（1）设备将数据分为若干个可以成功进行传输的数据包。
-（2）每个IP头的总长度域（Total Length）会被设置为每个分片的片段长度。
-（3）更多分片标志（More fragments）将会在数据流的所有数据包中设置为1，最后一个数据包则为0。
-（4）IP头中分片部分的分片偏移将会被设置。
-（5）数据包被发送出去。

下面我们结合实验来进行分析捕获文件同样是在发送ping请求时，在源主机上捕获的。首先查看一下数据包1的IP头部分，这次重点关注更多分片标志（more fragments）及分片偏移（Fragment offset）。

由于说在这个数据包中，更多分片标志被设置为了1，意味着这是一个分片数据包，并且接收设备还需要等待接收序列中的另一个数据包。而分片偏移被设置为了0，说明这个数据包是一系列分片偏移中的第一个。接下来查看一下第二个数据包的IP头：

这个数据包同样被设置了更多分片标志，而接下来的分片偏移的值是1480，这是因为前一个分片是1500字节，但是其中包含有20字节的IP头，因此到这里分片偏移就成了1480。再看一下第3个数据包：

这个数据包并没有设定更多分片标志位，说明这是整个数据流的最后一个分片。并且其分片偏移被设定为2960，也就是1480加上1480的结果。这三个分片之所以会被认为来自于同一个数据序列，是因为在Identification中，这三个数据包的值都是0x7474。
IP数据包的捕获
有很多方法可以捕获到IP数据包，比如我们打开一个网站，此时如果使用Wireshark就可以捕获到非常多的IP数据包。但是这样一来我们会捕获到非常多的诸如DNS、HTTP、TCP等协议的数据包，就不利于我们的分析。所以我们这里可以使用ping，这样就只会获取到ICMP协议的数据包。首先我们可以在想要进行捕获的系统（我这里使用的是虚拟机）上打开Wireshark，选择菜单栏的“Capture”->“Options”，进行相应的设，然后捕获对应的协议封包。