【网络协议抓包分析】IP互联网协议

前言

IP协议是位于OSI模型的第三层协议，其主要目的就是使得网络间可以相互通信。在这一层上运行的协议不止IP协议，但是使用最为广泛的就是互联网协议。

什么是IP数据报

TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP数据报（IP Datagram）。IP数据报是一个与硬件无关的虚拟包，由首部和数据两部分组成。首部部分主要包含版本、长度和IP地址等信息。数据部分一般用来传达其他协议如TCP、UDP和ICMP等。整个IP数据报的的首部表示总长度的字段位数为16位，于是可以表示的数据报最大大小为65535，减去首部的最小大小20字节，于是最大payload（负载/载荷）就为65515。但是，由于以太网数据报的payload部分最大只有1500字节，于是如果IP数据报的大小超过了1500字节，就需要分片。

IP数据包分析

IP分片数据包分析

当IP数据报的数据部分大于1480（1500-20）字节，IP层就会对数据进行分片，封装到不同的数据包中然后发送。

使用PingPlotter软件产生数据包大小为5000字节（IP20字节首部+4980数据）的ICMP报文，发送给目的主机66.249.89.147。

5-8帧是一个完整的ping请求包。下面将详细分析5-8帧的详细信息。

第5帧数据包的标识符0x74fe，所以后面拥有此标识符的数据包原与该帧属于一个数据包。标志位的MF=1说明后面还有分片存在。因为是第一个分片，所以分段偏移为0。

在这里我们可以做一个运算，猜测后面其余分片的大小以及它们的分段偏移。
第一个分片帧的大小为1514字节，去掉共14字节的帧首部和尾部。分片IP数据包的大小为1500字节（首部20字节+数据1480字节）。原数据包的数据部分有4980字节，于是还有4980-1480=3500字节大小的数据。我们可以假设payload都尽量为最大值。那么推算：
第二个分片IP数据包的payload为1480字节，其分段偏移就为第一分片长度1480/8=185。分段偏移字段一位代表8字节。
第三个分片IP数据包的payload也为1480字节，其分段偏移就为370（第一个分片长度+第三个分片长度）。然后原数据包的数据部分还剩540字节。
第四个分片IP数据包的payload就为540字节，其分段偏移为555（前三个分片长度），并且MF标志位为0，该数据包后面没有分片了。

我们来看下后面的分片是否如此：

小结

在理解IP协议首部字段的含义之后，进行抓包分析理解会理解的更深刻。尤其是对IP分片的理解。在学习理论时，总有种不实在的感觉，在利用Wireshark抓包并进行推算后，才实在一些。