wireshark以太网协议分析

一、关键术语和协议码

1、关键术语

最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）

最大报文段长度（Maximum Segment Size，MSS）

循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）

帧检验序列（Frame Check Sequence，FCS)

2、协议码

ICMP：1

IGMP：2

TCP：6

UDP：17

EIGRP：88

OSPF：89

二、报文分析

前同步码：第一个字段是7个字节的前同步码，1和0交替，作用是用来使接收端的适配器在接收MAC帧时能够迅速调整时钟频率，使它和发送端的频率相同。帧开始定界符：第二个字段是1个字节的帧开始定界符，前六位1和0交替，最后的两个连续1表示告诉接收端适配器：“帧信息要来了，你准备接收把。MAC 目的地址：第三个字段是6字节（如：FF,FF,FF,FF,FF），发送方的网卡（MAC）地址，用处是当网卡接收到一个数据帧时，首先会检查该帧的目的地址，是否与当前适配器的物理地址相同，如果相同则会进一步处理，不同则直接丢弃。源MAC地址：发送端的MAC地址同样占6个字节。类型：该字段在网络协议栈分解中及其重要，考虑当PDU（协议数据单元）来到某一层时，它需要将PDU交付给上层，而上层协议众多，所以在处理数据的时候，必须要一个字段标识我这个交付给谁。数据：数据也叫有效载荷，除过当前层协议需要使用的字段外，即需要交付给上层的数据，以太网帧数据长度规定最小为46字节，最大为1500字节，如果有不到46字节时，会用填充字节填充到最小长度。帧检验序列FCS（使用CRC校验法）：检测该帧是否出现差错。

三、MTU

根据 [RFC894] 的说明，以太网封装IP数据包的最大长度是1500字节，最小长度是46字节，再加上各层封装和校验码（CRC校验计算得到的FCS），总字节应该为 72~1526 字节。

最大字节

= 前导同步码（7字节） + 帧开始定界符（1字节） + 目的MAC（6字节） + 源MAC（6字节） + 帧类型（2字节） + 数据（46~1500） + FCS（4字节）

= 72~1526 字节

按照上述，最大帧应该是 1526 字节，但是实际上我们抓包得到的最大帧是 1514 字节，为什么呢？

原因是当数据帧到达网卡时，在物理层上网卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC检验，如果帧校验和出错，就丢弃此帧。如果校验和正确，就判断帧的目的硬件地址是否符合自己的接收条件（目的地址是自己的物理硬件地址、广播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就将帧交给“设备驱动程序”做进一步处理。这时我们抓包的软件才能抓到数据，因此，抓包wireshark软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据。

数据帧字节 = 目的MAC（6字节） + 源MAC（6字节） + 帧类型（2字节） + 数据（46~1500） + FCS（4字节）

计算最大帧 = 1518，wireshark抓取最大帧 = 1514

计算最小帧 = 64，wireshark抓取最小帧 = 60

四、wireshark抓包分析

采取最简单且有效的方式——ping，简单有效控制报文长度。ping 是基于 IP 协议的 ICMP 报文格式。

1、ICMP报文格式

2、ping 命令

目的MAC（6字节）、源MAC（6字节）、帧类型（2字节）、 FCS（4字节）、IP 首部（20字节）、ICMP 首部（8字节），这里就占了 46 字节。

最小帧为 64 字节，抓包就为 60，我们就以分别发送 10、50 字节查看分组；

最大帧为 1518 字节，抓包就为 1514，我们就以分别发送 1472、1473 字节查看分组。

# 以学校网址为例，不跟后面的默认32ping www. -l 5ping www. -l 50ping www. -l 1472ping www. -l 1473

前三个结果没有分片

不足 60 字节，填充 0（根据各自设备驱动程序规则）直到 60 字节

超过1500字节的会分片，1473 + 8 + 20 = 1501，所以分为 1480 和 1，第二片在第一片后面就没有 ICMP 首部，分别为 1480 + 34 = 1514 和 1 + 34 = 35

可以看到不为 60 字节，就会填充到 60 字节，而超过 1514 字节，就会分片。

但是有时 ping 网络上网址，抓包小于 60，例如自己宽带

由于填充数据是由 MAC 子层负责，也就是设备驱动程序。不同的抓包程序和设备驱动程序所处的优先层次可能不同，抓包程序的优先级可能比设备驱动程序更高，也就是说，我们的抓包程序可能在设备驱动程序还没有填充不到 64 字节帧的时候，已经捕获了数据，导致有 60 字节也有小于 60 字节的情况。

抓包工具的不同： wireshark 抓到的可能没有填充数据段，而 sniffer 抓到的就有填充数据段。

使用的网络不用：宽带抓到的可能没有填充数据段，校园网抓到的就有填充数据段。

3、wireshark抓包分析

v Frame 2: 60 bytes on wire (480 bits), 60 bytes captured (480 bits) on interface 0v Interface id: 0 (\Device\NPF_{258BB613-5DA9-4E92-923E-8CDBC68345B0})Interface name: \Device\NPF_{258BB613-5DA9-4E92-923E-8CDBC68345B0}Interface description: WLANEncapsulation type: Ethernet (1)Arrival Time: Dec 7, 19:32:00.332245000 中国标准时间[Time shift for this packet: 0.000000000 seconds]Epoch Time: 1575718320.332245000 seconds[Time delta from previous captured frame: 0.044843000 seconds][Time delta from previous displayed frame: 0.044843000 seconds][Time since reference or first frame: 0.044843000 seconds]Frame Number: 2Frame Length: 60 bytes (480 bits)Capture Length: 60 bytes (480 bits)[Frame is marked: False][Frame is ignored: False][Protocols in frame: eth:ethertype:ip:icmp:data][Coloring Rule Name: ICMP][Coloring Rule String: icmp || icmpv6]v Ethernet II, Src: RuijieNe_5f:b2:32 (58:69:6c:5f:b2:32), Dst: Cybertan_83:22:81 (60:14:b3:83:22:81)v Destination: Cybertan_83:22:81 (60:14:b3:83:22:81)#目的地 MAC 地址，6字节Address: Cybertan_83:22:81 (60:14:b3:83:22:81).... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default).... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)v Source: RuijieNe_5f:b2:32 (58:69:6c:5f:b2:32)#源 MAC 地址，6字节Address: RuijieNe_5f:b2:32 (58:69:6c:5f:b2:32).... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default).... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)Type: IPv4 (0x0800)#类型，2字节Padding: 002198530000380130a0246ed5#填充数据，13字节v Internet Protocol Version 4, Src: 36.110.213.45, Dst: 10.16.80.850100 .... = Version: 4#版本号，4比特 = 1/2字节.... 0101 = Header Length: 20 bytes (5)#首部长度，4比特 = 1/2字节v Differentiated Services Field: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT) #服务类型，1字节0000 00.. = Differentiated Services Codepoint: Default (0).... ..00 = Explicit Congestion Notification: Not ECN-Capable Transport (0)Total Length: 33#数据总长度，2字节Identification: 0x9853 (38995)#识别码，2字节v Flags: 0x0000#偏移量，2字节0... .... .... .... = Reserved bit: Not set.0.. .... .... .... = Don't fragment: Not set..0. .... .... .... = More fragments: Not set...0 0000 0000 0000 = Fragment offset: 0Time to live: 54#TTL，1字节Protocol: ICMP (1)#类型码，1字节Header checksum: 0x9888 [validation disabled]#首部校验和，只是检验数据，2字节[Header checksum status: Unverified]Source: 36.110.213.45#源IP，4字节Destination: 10.16.80.85#目的地IP，4字节v Internet Control Message ProtocolType: 0 (Echo (ping) reply)#类型，1字节Code: 0#符号，1字节Checksum: 0xd2e7 [correct]#ICMP校验和，2字节[Checksum Status: Good]Identifier (BE): 1 (0x0001)#ID，2字节Identifier (LE): 256 (0x0100)Sequence number (BE): 848 (0x0350)#序号，2字节Sequence number (LE): 20483 (0x5003)[Request frame: 1]#响应分组 1[Response time: 44.843 ms]v Data (5 bytes)#5个数据，16进制Data: 6162636465[Length: 5]