以PING为例，利用Wireshark深入理解网络层、数据链路层的工作原理 -2020.10.30
以PING为例，利用Wireshark深入理解网络层、数据链路层的工作原理 -2020.10.30
Wireshark
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撷取网络封包，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
下载并安装完成后，打开显示如下界面
IP datagram IP数据报
图解：
Ethernet V2 frame 以太网V2的MAC帧格式
| Preamble | Start of frame delimiter | MAC destination | MAC source | Ethertype | Payload | Frame check sequence (32‑bit CRC) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 7 octets | 1 octet | 6 octets | 6 octets | 2 octets | 46‑1500 octets | 4 octets |
中文对照解释
注意：Wireshark抓不到以太网V2的MAC帧格式中，帧尾4字节的FCS校验序列，以及帧首8字节的前同步码+帧开始定界符
PING
Ping是工作在 TCP/IP网络体系结构中应用层的一个服务命令， 主要是向特定的目的主机发送ICMP（Internet Control Message Protocol 因特网报文控制协议）Echo 请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态
ping的用法
Wireshark抓包结果与分析
打开Wireshark，选择需要抓取的网络，选择开始捕获Start capture
现在局域网中有两台电脑，分别是本机和一台手机，在本机打开cmd
输入ipconfig /all，本机IP地址和网卡的MAC地址
得到本机的IP地址：192.168.110.246，MAC地址：F8-63-3F-90-A1-1E
打开手机，查看手机的IP地址和MAC地址
得到手机的IP地址：192.168.108.95，MAC地址：C2-F7-3D-3E-CB-67
输入ping 192.168.108.95 -t，-t的意思是直到手动停止之前一直ping下去
在Wireshark中找到捕获的对应ip的包
双击其中的一条request请求，可以看到整个Packet格式如下
下面我们来分析这段数据，对应之前所说的以太网V2的MAC帧格式和IP数据报
c2 f7 3d 3e cb 67 f8 63 3f 90 a1 1e 08 00 45 00
00 3c a3 7d 00 00 80 01 3a 9d c0 a8 6e f6 c0 a8
6c 5f 08 00 44 bf 00 01 08 9c 61 62 63 64 65 66
67 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 71 72 73 74 75 76
77 61 62 63 64 65 66 67 68 69
Wireshark抓不到以太网V2的MAC帧格式中，帧尾4字节的FCS校验序列，以及帧首8字节的前同步码+帧开始定界符
首先分析MAC帧
- 开始的6个字节C2-F7-3D-3E-CB-67，是目的地址，即手机
- 随后的6个字节F8-63-3F-90-A1-1E，是源地址，即本机
- 随后的2个字节08 00H，是类型，IPv4对应的值即0x0800
接着分析IP数据报的首部，固定部分共20字节
-
第1个字节为45H，前4位表示版本二进制0100，即IP Version4，后4位表示首部长度0101即十进制5，而IP数据报以4个字节为单位，4*5=20，即首部为20字节
-
第2个字节为区分服务，00H
-
第3、4个字节为总长度，00 3cH，即60个字节
-
第5、6个字节为标识，a3 7dH
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第7、8个字节的前3位为标志位，后13位为片偏移，00 00H
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第9个字节表示生存时间TTL，80H，单位为跳数，即128跳，TTL的最大值为2^8-1=255
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第10个字节为协议，01H表示ICMP协议，具体对照表可见wikipedia，https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_IP_protocol_numbers
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第11、12个字节为首部校验和，3a 9dH
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第13、14、15、16个字节为源地址，c0 a8 6e f6H，对应的十进制数为192.168.110.246，即本机IP地址
-
第17、18、19、20个字节为目的地址，c0 a8 6c 5f，对应的十进制数位192.168.108.95，即手机的IP地址
剩下的所有字节都是数据部分，以ICMP协议的格式呈现
通过展开Wireshark解析的每一项可以很清晰地看出Packet的组成
使用Wireshark可以帮助我们更深入地理解网络层、数据链路层的工作原理