01 TCP/IP协议族

TCP/IP是一个协议族,通常分不同层次进行开发,每个层次负责不同的通信功能。包含以下四个层次:

1. 链路层,也称作数据链路层或者网络接口层,通常包括操作系统中的设备驱动程序和对应的网络接口卡。处理与物理层传输介质(如电缆)之间的物理接口细节。

2. 网络层,也称作网际层,处理数据包分组在网络中的活动,例如分组的选路和转发等。网络层协议包括IP协议(网际协议)、ICMP协议(Internet互联网控制报文协议),以及IGMP协议(Internet组管理协议)等。

3. 传输层,提供两台主机上的应用程序端到端的通信。协议主要包括:TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。而 UDP 提供尽力而为的通信,通信的可靠性需要应用层来提供。

4. 应用层,负责处理特定的应用程序逻辑。包括Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传送协议)以及SNMP(简单网络管理协议)等。

wireshark抓到的包与对应的协议层如下图所示:

抓包界面显示的结果和协议栈的层次关系正好相反,最上面的是物理层,最下面是应用层。具体的对应关系如下:

  1. Frame: 物理层的数据帧概况
  2. Ethernet II: 数据链路层以太网帧头部信息
  3. Internet Protocol Version 4: 互联网层IP包头部信息
  4. Transmission Control Protocol: 传输层的数据段头部信息,此处是TCP
  5. Hypertext Transfer Protocol: 应用层的信息,此处是HTTP协议

02 TCP协议

TCP是一种面向连接(连接导向)的、可靠的基于字节流的传输层通信协议。TCP将用户数据打包成报文段,发送后会启动一个定时器,然后另一端收到的数据进行确认、对失序的数据重新排序、丢弃重复数据。

TCP的特点有:

  1. TCP是面向连接的运输层协议
  2. 每一条TCP连接只能有两个端点,每一条TCP连接只能是点对点的
  3. TCP提供可靠交付的服务
  4. TCP提供全双工通信。数据在两个方向上独立的进行传输。因此,连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。
  5. 面向字节流。面向字节流的含义:虽然应用程序和TCP交互是一次一个数据块,但应用程序交下来的数据仅仅是一连串的无结构的字节流

TCP报文首部,如下图所示:

  • 源端口号:数据发起者的端口号,16bit
  • 目的端口号:数据接收者的端口号,16bit
  • 序号:32bit的序列号,由发送方使用
  • 确认序号:32bit的确认号,是接收数据方期望收到发送方的下一个报文段的序号,因此确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。
  • 首部长度:首部中32bit字的数目,可表示15*32bit=60字节的首部。一般首部长度为20字节。
  • 保留:6bit, 均为0
  • 紧急URG:当URG=1时,表示报文段中有紧急数据,应尽快传送。
  • 确认比特ACK:ACK = 1时代表这是一个确认的TCP包,取值0则不是确认包。
  • 推送比特PSH:当发送端PSH=1时,接收端尽快的交付给应用进程。
  • 复位比特(RST):当RST=1时,表明TCP连接中出现严重差错,必须释放连接,再重新建立连接。
  • 同步比特SYN:在建立连接是用来同步序号。SYN=1, ACK=0表示一个连接请求报文段。SYN=1,ACK=1表示同意建立连接。
  • 终止比特FIN:FIN=1时,表明此报文段的发送端的数据已经发送完毕,并要求释放传输连接。
  • 窗口:用来控制对方发送的数据量,通知发放已确定的发送窗口上限。
  • 检验和:该字段检验的范围包括首部和数据这两部分。由发端计算和存储,并由收端进行验证。
  • 紧急指针:紧急指针在URG=1时才有效,它指出本报文段中的紧急数据的字节数。
  • 选项:长度可变,最长可达40字节

wireshark捕获到的TCP包中的每个字段如下图所示:

03 TCP三次握手

TCP建立连接时,会有三次握手过程,如下图所示,wireshark截获到了三次握手的三个数据包。第四个包才是http的,说明http的确是使用TCP建立连接的。

下面来逐步分析三次握手过程:

第一次握手: 客户端向服务器发送连接请求包,标志位SYN(同步序号)置为1,序号为X=0

第二次握手: 服务器收到客户端发过来报文,由SYN=1知道客户端要求建立联机。向客户端发送一个SYN和ACK都置为1的TCP报文,设置初始序号Y=0,将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的序列号加1,即X+1 = 0+1=1, 如下图:

第三次握手: 客户端收到服务器发来的包后检查确认序号(Acknowledgement Number)是否正确,即第一次发送的序号加1(X+1=1)。以及标志位ACK是否为1。若正确,客户端再次发送确认包,ACK标志位为1,SYN标志位为0。确认序号(Acknowledgement Number)=Y+1=0+1=1,发送序号为X+1=1。服务器收到后确认序号值与ACK=1则连接建立成功,可以传送数据了。

04 TCP四次挥手

TCP断开连接时,会有四次挥手过程,如下图所示,wireshark截获到了四次挥手的四个数据包。

下面来逐步分析四次挥手过程:

第一次挥手: 客户端给服务器发送TCP包,用来关闭客户端到服务器的数据传送。将标志位FIN和ACK置为1,序号为X=1,确认序号为Z=1。

第二次挥手:服务器收到FIN后,发回一个ACK(标志位ACK=1),确认序号为收到的序号加1,即X=X+1=2。序号为收到的确认序号=Z。

第三次挥手:服务器关闭与客户端的连接,发送一个FIN。标志位FIN和ACK置为1,序号为Y=1,确认序号为X=2。

第四次挥手:客户端收到服务器发送的FIN之后,发回ACK确认(标志位ACK=1),确认序号为收到的序号加1,即Y+1=2。序号为收到的确认序号X=2。

OK,以上就是利用 wireshark 抓取 TCP 三次握手和四次挥手的过程。

点击数:22

1+
Categories: 计算机网络

0 Comments

发表评论

EA PLAYER &

历史记录 [ 注意:部分数据仅限于当前浏览器 ]清空

      00:00/00:00