物理層
物理層是TCP/IP模型的最底層，物理層定義其設(shè)備的物理特性、電氣特性等，比如網(wǎng)絡(luò)接口卡、中繼器、集線器、網(wǎng)線、無線電。
物理層作用確保設(shè)備之間連接正常，包括建立、維護(hù)和斷開物理連接等，物理層傳輸數(shù)據(jù)是通過電信號中的高低電壓和低電壓，也就是0101010的比特流。
數(shù)據(jù)鏈路層
數(shù)據(jù)鏈路層位于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間
主要功能：邏輯連接的建立、維護(hù)、拆除，物理尋址，差錯校驗等，完成同網(wǎng)段的互通。
以太網(wǎng)
- 我們平常使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，數(shù)據(jù)鏈路都是Ethernet，所以通常使用的網(wǎng)絡(luò)都稱之為以太網(wǎng)。
- 以太網(wǎng)中可以同時連接多個設(shè)備，所以又稱為廣播型網(wǎng)絡(luò)
以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式
在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸時是通過MAC地址來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)來自哪里，去往哪里。
MAC地址 全球唯一的一個地址、物理地址、網(wǎng)卡地址。
MAC地址的組成：前24bit（廠商編號）+后24bit（廠商具體生產(chǎn)的網(wǎng)卡號） 一共 48bit（bit代表0或 1）
8個bit（位）為一個字節(jié)
- 目的地址：接收主機(jī)的MAC地址
- 源地址：發(fā)送數(shù)據(jù)主機(jī)的MAC地址
- 類型：表示上層在處理數(shù)據(jù)時用的什么協(xié)議，在此處標(biāo)記出來
- 數(shù)據(jù)：就是用戶發(fā)出來的數(shù)—圖片 文字 文檔
- 幀校驗序列：他是核對用的，主要是查看數(shù)據(jù)是否被破壞，數(shù)據(jù)是好的話就接收
- 整個數(shù)據(jù)幀最大是多少： 6+6+2+1500+4 =1518個字節(jié)
- 整個數(shù)據(jù)幀最小是多少：6+6+2+46+4=64個字節(jié)
eNSP抓包實驗
在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信過程中，來自網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包會在在數(shù)據(jù)鏈路層裝上MAC頭部和尾部幀校驗序列，其中MAC頭部就包含目標(biāo)主機(jī)和自己的MAC地址，那么計算機(jī)是如何知道對方主機(jī)的MAC地址呢。我們通過抓包來觀察通信流程。
- 以太網(wǎng)內(nèi)的兩臺主機(jī)在第一次通信時，發(fā)送方并不知道接收方的mac地址，所以在通信前會以廣播的形式發(fā)送一個ARP包詢問192.168.1.2主機(jī)的mac地址，當(dāng)主機(jī)192.168.1.2收到這個請求包時會回復(fù)給主機(jī)192.168.1.1自己的mac地址，同時在以太網(wǎng)中的其它主機(jī)也會收到ARP包，但是打開看并不是給自己的就會將這個包丟棄掉。
- 主機(jī)192.168.1.1在收到目標(biāo)主機(jī)的MAC地址后，才會進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的封裝，封裝完成后進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)層
- 網(wǎng)絡(luò)層位于OSI模型的第三層
- 作用：定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的邏輯地址，俗稱網(wǎng)絡(luò)層地址（如IP地址），在不同網(wǎng)段之間選擇最佳路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)
- 協(xié)議：IP、ICMP、ARP、IPX、AppleTalk等協(xié)議
IP數(shù)據(jù)報格式
- 每一個位置為一個字段，如版本字段、首部長度字段、標(biāo)識符字段等
- IP數(shù)據(jù)包的單位是32bit，即4字節(jié)，每一行的內(nèi)容是32bit
- IP報頭的固定部分為20字節(jié)，分為5行，每一行的32bit（4字節(jié)）
- 每個括號里的數(shù)字代表用多少二進(jìn)制數(shù)來表示這個地段
- IP報包有兩部分組成：固定部分和可選項部分
首部由兩部分組成：固定部分和可變部分
首部：固定部分（20個字）+可選項（0-40個字節(jié)，一般情況沒有）
-
版本：指的是IP地址的版本（IPV4，IPV6）
-
首部長度：此數(shù)據(jù)包的部長度一共是多少，有沒有可選項
-
優(yōu)先級與服務(wù)類型：表示數(shù)據(jù)包是否需要優(yōu)先傳遞。如果有值為1如果沒有值為0
-
總長度：表示的是整個數(shù)據(jù)包的大小，也就是首部+數(shù)據(jù)
-
標(biāo)識符：表示數(shù)據(jù)包的編號，每一個數(shù)據(jù)包都有一個唯一的編號
-
標(biāo)志、端偏移量：將拆開的數(shù)據(jù)包進(jìn)行組合
-
TTL值：數(shù)據(jù)生命周期當(dāng)此值得數(shù)字變?yōu)?時，該數(shù)據(jù)包就被丟棄，每經(jīng)過一臺路由器TTL值減1
-
協(xié)議號：數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳遞是所用的協(xié)議。
當(dāng)編號為1時，表示上層用的是ICMP協(xié)議—是網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議
當(dāng)編號為6時，表示上層用的是 TCP協(xié)議–傳輸層的協(xié)議
當(dāng)編號為17時，表示上層用的是 UDP協(xié)議–傳輸層的協(xié)議
- 首部校驗和：是用來做數(shù)據(jù)包核對用的，確定數(shù)據(jù)包是否是完整，如果是就接收，如果不是完整的數(shù)據(jù)包，不接收該數(shù)據(jù)包，讓重新發(fā)送（整個過程不需要我們來做，設(shè)備自己進(jìn)行計算）
- 源地址：發(fā)送方IP地址
- 目標(biāo)地址：接收方IP地址
- 可選項：他是一個可變長度，取值范圍：0-40個字節(jié) 一般數(shù)據(jù)包中不是加該選項的，什么情況下加該選項：當(dāng)想要傳輸用戶 密碼 軟件使用場景是會用到該字段
- 數(shù)據(jù)：他是應(yīng)用層發(fā)出的數(shù)據(jù)-----在數(shù)據(jù)包中體現(xiàn)，單獨(dú)看不到
科來抓包分析ip數(shù)據(jù)報格式
ICMP協(xié)議概述
- ICMP（internet Control Message Protocol），網(wǎng)絡(luò)控制消息協(xié)議
- 位于OSI模型第三層，即網(wǎng)絡(luò)層
作用：在IP網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送控制消息，提供可能發(fā)生在通信環(huán)境中的各種問題的反饋，從而為網(wǎng)絡(luò)連通性測試以及網(wǎng)絡(luò)故障定位提供有效的指示信息。
ICMP協(xié)議封裝：ICMP協(xié)議屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議
- 傳輸ICMP信息時，要先封裝ICMP頭部
- 然后在封裝IP頭部
- 最后再交給數(shù)據(jù)鏈路層
eNSP抓包實驗
- Echo Request，請求報文
- Echo Reply，相應(yīng)報文
常見的ping反饋結(jié)果
- 連接建立成功，Reply from目的地址
- 目標(biāo)主機(jī)不可達(dá)，Destination host unreachable
- 請求超時，Request timed Out
出現(xiàn)Destination host unreachable一般是本機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置出現(xiàn)問題
出現(xiàn)Request timed Out可能是目標(biāo)主機(jī)或者傳輸路徑出現(xiàn)問題
ARP協(xié)議概述
ARP（address resolution protocol）：地址解析協(xié)議
- ARP協(xié)議屬于OSI模型的第三層（網(wǎng)絡(luò)層）
- 主要作用：基于目標(biāo)IP地址獲得對應(yīng)目標(biāo)的MAC地址，從而完成數(shù)據(jù)幀的二層頭部封裝，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)
ARP報文類型
- ARP請求報文，源設(shè)備以廣播的方式發(fā)送，向所有設(shè)備請求MAC地址
- ARP回應(yīng)報文，目標(biāo)設(shè)備以單播的方式回應(yīng)，直接返回給原設(shè)備
ARP核心工作表
- ARP表，包含的IP地址與MAC地址的對應(yīng)關(guān)系條目
- ARP條目分為靜態(tài)和動態(tài)的兩種類型
- 動態(tài)ARP條目的存活時間是1200s
任何設(shè)備發(fā)數(shù)據(jù)的原理
- 任何設(shè)備在發(fā)數(shù)據(jù)包之間，都會檢查ARP表，查看包含去往目標(biāo)IP地址時所使用的的MAC地址
- 如果ARP表包含目標(biāo)IP地址對應(yīng)的條目，則使用目標(biāo)MAC地址封裝數(shù)據(jù)
- 如果ARP表不包含目標(biāo)IP地址對應(yīng)的條目，則發(fā)送ARP請求，獲得目標(biāo)的MAC
eNSP抓包實驗
請求主機(jī)會根據(jù)收到的ARP回應(yīng)包實施更新ARP表
傳輸層
-
傳輸層：傳輸層位于網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間
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作用：傳輸層提供端到端的連接（不同端口號，代表不同的應(yīng)用程序）
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TCP（Transmission Control Protocol）
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傳輸控制協(xié)議
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可靠的、面向連接協(xié)議
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傳輸效率低（建立連接需要很長的時間）
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UDP（User Datagram Protocol）
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用戶數(shù)劇報文協(xié)議
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不可靠的、無連接的服務(wù)
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傳輸效率高（無需建立連接、速度快）
TCP協(xié)議
TCP報文分為兩部分：TCP頭部，數(shù)據(jù)部分
- TCP頭部可能含有可選項內(nèi)容，因此TCP報頭的長度是不確定的
- 報頭不包含任何可選字段，則長度為20字節(jié)，報頭最大長度為60字節(jié)
TCP報文頭部內(nèi)容
- 源端口：源端口和IP地址的作用是標(biāo)識報文的發(fā)送地址
- 目的端口：指明接收方計算機(jī)上的應(yīng)用程序接口（源端口是隨機(jī)的，目標(biāo)端口是固定的，一般指服務(wù)器。一共有65535個端口號，其中0-1024是常用的端口 ）
- 序列號和確認(rèn)號：在TCP傳送一個數(shù)據(jù)包時，它會把這個數(shù)據(jù)包放入重發(fā)隊列中，同時啟動計時器，如果收到了關(guān)于這個包的確認(rèn)信息，便將此數(shù)據(jù)包從隊列中刪除，如果在計時器超時的時候仍然沒有收到確認(rèn)信息，則需要重新發(fā)送該數(shù)據(jù)包。TCP通過數(shù)據(jù)分段中的序列號來保證所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以按照正常的順序進(jìn)行重組，從而保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?。如果一個報文段的起始序號為158，此報文段數(shù)據(jù)部分的大小為100字節(jié)，則下一個報文段的序號為258。
- 首部長度：此報文的長度是多少，有沒有可選項
- 保留：為將來定義新的用途保留，現(xiàn)在一般置0
-
控制位
URG=1 代表緊急指針開啟緊急指針：特別著急的數(shù)據(jù)段優(yōu)先傳遞
ACK=1 代表同意建立連接
PSH=1 代表開啟緩沖區(qū)（臨時存放數(shù)據(jù)的）
RST=1 數(shù)據(jù)沒有傳輸完成斷開了，在次請求建議連接
SYN=1 代表請求建立連接
FIN=1 代表請求斷開連接 - 窗口大小：代表數(shù)據(jù)在發(fā)送之前，設(shè)備間需要協(xié)商，依照最小單位為準(zhǔn)發(fā)送數(shù)據(jù)
- 校驗和：此校驗和是對整個TCP報文段，包括TCP頭部和TCP數(shù)據(jù)部分
eNSP抓包
- 建立如圖拓?fù)?/li>
- 配置web服務(wù)站點(diǎn)
- 客戶機(jī)訪問web服務(wù)
三次握手、四次揮手
三次握手
- 第一次：主機(jī)A發(fā)送SYN請求建立連接 seq=0 syn=1
- 第二次：主機(jī)B回應(yīng)并發(fā)起連接seq=0、ack=1， ACK=1，syn=1
- 第三次：主機(jī)A回應(yīng)，seq=1、ack=1，ACK=1
四次揮手
- 第一次：主機(jī)A請求斷開連接，F(xiàn)IN=1、ACK=1
- 第二次：主機(jī)B發(fā)送確認(rèn)信息，ACK=1
- 第三次：主機(jī)B請求斷開連接，F(xiàn)IN=1、ACK=1
- 第四次：主機(jī)A確認(rèn)收到請求，ACK=1
UDP協(xié)議
DUP報文格式
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-785871.html
- 源端口：源端口和IP地址的作用是標(biāo)識報文的返回地址
- 目的端口：目標(biāo)端口指明接收方計算機(jī)上的應(yīng)用程序接口
- 16位UDP長度：代表整個UDP的數(shù)據(jù)報是多大----8字節(jié)
- 16位UDP校驗和：是一個檢查機(jī)制，在發(fā)送數(shù)據(jù)包之前檢查一下數(shù)據(jù)包的完整性。
- 數(shù)據(jù)： 就是應(yīng)用所有產(chǎn)生的數(shù)據(jù)了
eNSP抓包
在客戶機(jī)上模擬UDP發(fā)包
常見基于UDP的應(yīng)用
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-785871.html
到了這里，關(guān)于數(shù)據(jù)幀、IP數(shù)據(jù)包、TCP、UDP報文格式詳解----網(wǎng)絡(luò)通信原理的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
