从Ethernet到TCP,讲不清楚算我输

 阅读约 8 分钟

“tcp ip logo”的图片搜索结果

以太网帧格式

" 以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术,取代了其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。" -- Wiki百科

从 Xerox 公布的 Ethernet I 发展到现在,有过6种以太帧格式:

  • Ethernet I
  • Ethernet II
  • Ethernet 802.3 raw
  • Ethernet 802.3 SAP
  • 802.3/802.2 LLC
  • 802.3/802.2 SNAP

其中主流应用的是 Ethernet II、802.3/802.2 LLC、802.3/802.2 SNAP 这三种,最常用的是 RFC894 定义,也就是 Ethernet II 的帧格式。

Ethernet II

  • 目标 MAC 地址:6个字节(48位),发送时会先检查目标 MAC 的地址,与当前适配器的物理地址是否一致,不一致就丢弃;
  • 源 MAC 地址:6个字段(48位),发送帧的网络适配器物理地址
  • 类型:上层协议的类型,常见的有,0x0800 表示是 IPV4 协议,0x0806 表示是 ARP 协议,0x86DD 表示是 IPV6 协议,更多详见
  • 数据报文:最小 46 字节,最大 1500 字节(MTU)

802.3/802.2 LLC

  • DASP:1个字节,目的服务访问点
  • SSAP:1个字节,源服务访问点

将 Ethernet II 帧头的类型字段替换为帧长度,并且因为新增加了 DASP, SSAP,Control这三个各占1字节的字段,报文的长度也调整为:43~1497,它们三个字段作为 LLC 的头

802.3/802.2 SNAP

  • 类型:2个字节,不同于 Ethernet II 的类型字段
  • OUI ID:3个字节,通常都为 0

数据报文变为:38~1492字节

Ethernet 帧,从最上层(应用层)发送的数据单元(PDU),每经过一层,都会把上层整个的 PDU 作为下层 PDU 的 data 域,然后加上
自己的协议头;接受端,同下而上的层层拆掉每层的头部。了解了这些,我们尝试抓包具体分析每个字段

Tcp 报文

$ tcpdump -i eth1 port 9527 -s 0 -w ./target9527.cap
wireshark 打开抓到的二进制报文,如图所示:

建立连接

Frame 1,表示第1帧,源ip和目的ip分别是:172.24.31.67 和 10.96.77.128,都是内网ip。

  • type:0x0800 表示 IPV4
  • 源 MAC 地址:04:25:c5:83:f5:64
  • 目标设备mac地址:5e:38:57:10:84:d9
  • Flags:0x4000,没有拆包,如果请求报文大于 MTU,会拆多次发送
  • Times to live:ttl,存活时间,数据包每经过一个三层路由器设备时,ttl域的值减1,当其存活次数为0时,便会取消数据包的转发。ttl,默认值是64,如下图,经过 14 次到达目标ip,所有64-13=51

  • SYN:1,表示 请求及建立连接,包括剩下的两次握手请求包


发送数据包


从 Frame 4 至 Frame 7 是建立连接后,发送具体请求的数据包。首先,发送了 HTTP 协议的 GET 请求,收到请求后回复了ACK。具体看下:

  • 在 GET 请求时,设置了标志位 ACK 和 PSHPSH 是告诉接收端,立即交由应用层处理而不必等到Recv socket buffer写满
  • 接收端回复 ACK 和 Seq number,接收端和发送端同样会再回复一个PSH标记的包,要求立即处理
  • 最后,应用层通过 HTTP 协议回复报文,在回复报文时,这里要注意还有个标志位,在报文中,FIN=1,表示在返回的同时请求关闭连接

断开连接


tcp 连接是双工的,所以任何建立连接的双方都可以发起关闭连接的请求。自己之前面试也总喜欢问这些问题,看看候选人到底理解的是否透彻,
可是大多数都不怎么清楚。言归正传,剩下的 Frame 8 至 Frame 11 是回复详情的 ACK 和 端开连接的 tcp 包。

  • Frame 8 和 Frame 9,分别回复的是,Frame 6 PSH标志位的请求和 Frame 7 的 HTTP 请求
  • Frame 10 是连接另一边发起了关闭连接的请求,标志位 FIN=1
  • Frame 11 是发起关闭请求方,回复上一个 FIN=1 的 ACK 请求包

四次挥手全部结束。有同学可以会比较疑惑,不是应该是4次请求吗,这里只有三次。解释下这个问题:因为服务端在响应HTTP请求时,因为知道自己已经发送完全部数据,所以在响应包里加上了四次挥手中的第一次 FIN=1 的请求

阅读 123发布于 11月1日
推荐阅读
目录