[网络协议]计算机网络 -- TCP/IP

画图标准

OSI七层模型

7、应用层

作用：为用户提供软件/接口/界面 interface

协议：OICQ、HTTP、HTTPS、BT/P2P

6、表示层

作用：用于对用户数据进行数据呈现。(数据格式、数据加密)

5、会话层

作用：用于实现会话管理(建立、维特、关闭、区分)

4、传输层

作用：用于实现数据的可靠戓不可靠传输

协议：TCP、UDP

TCP：传输过程中会确认传输的情况，在传输大文件时可靠，但小文件时确认次数太多占用带宽

3、网络层

作用：提供三层寻址/IP地址和三层通信（路由器）功能

协议：IP协议

2、链路层

作用：提供二层寻址/MAC地址和二层通信（交换机）功能。

协议：以太网 Ethernet

局域网：mac地址、交焕机判断、链路层

广域网：ip地址、路由器判断、网络层

1、物理层

作用：提供通信介质和接口标准

举例：RJ11、RJ45、802.11ac、802.11n

OSI实现过程（封装和解封）

区分应用进程并实现可靠传输

可以被路由器转发

让主机检查传输的数据是否有误码

让目标主机做好接收帧的准备

封装：简单理解应用层发送一个data数据；

到了传输层，从数据的基础加一个头部信息port，构造一个segment段；

到了IP层，加一个IP地址形成一个package包；（面向路由器）

到了数据链路层，加上一个mac地址，构造一个frame帧；（面向交换机）

到了物理层，转成二进制数据进行01传输。

封装：反向进行，则一层一层的校验、分解（校验、寻址）。

总结

1、OSI封装是一个为数据包加入寻址信息的过程(打包过程，类似快递)

2、端口号(Port)用于标志不同的应用程序，面向最终用户

3、IP地址用于唯标志通信设备，面向路由器

4、MAC地址用于唯标志局域网设备，面向交换机

TCP/IP协议栈

TCP/IP四层模型

4. 应用层

协议：HTTP、HTTPS、FTP、DNS、DHCP

3. 传输层

协议：TCP、UDP、SCTP

2. 网络层

协议：IP、ICMP、ARP

1. 数据链路层

协议：Ethernet

Ethernet（以太网）协议

以太网不等于局域网

以太网：一种链路层协议

局域网：一种小型网络结构

局域网是用以太网技术来组建

1、定义

Ethernet以太网协议，用于实现链路层的数据传输和地址封装(MAC)

DIX联盟( Digital、Intel、 Xerox)开发

2、封装

三个字段：

Destination/目的字段：标识目的通信方的MAC地址

Source/源字段：标识发送端的MAC地址

Type/类型值：标志上层协议（告诉解包时以什么格式解包）

MAC地址：

1. 所有设备的MAC地址是全球唯一的

2. MAC地址是16进制表示，长度为48bit，采用冒号分16进制表示 01010100 10101010
   10101111 11110000 2^48

3. MAC地址前半部分被"OUI代码"厂商唯标志符，用于唯一标志一个企业/公司，例妙如思科、TP-LINK、华为；后半部分厂商自行分配

【补充】：以太网协议仅仅是链路层/局域网通信中的一种标准，还有其他链路层协议，令牌网、总线网、FDDI网

IP协议

定义

Internet
Protocol,互联网协议，用于实现数据的不可靠面向无连接的通信，实现三层数据封装与IP寻址（ip协议包含了ip地址）

原理

1、长度头部/总长度

IP头部标准20字节，最大60字节

用来区分数据包和IP头部的大小，便于解包

2、DSCP/TOS：区分服务符/服务质量

3、TTL生存时间

IP数据包每经过一“跳”TTL减去一；当路由器收到一个TTL=0的数据包时，则宣告此数据包死亡并丢弃。TTL的本质是为了IP数据包的“环路”问题

4、协议号

小结：类型值、协议号、端口号都是用于标志上层协议，方便接收方实现数据的解封装。此功能称为协议之间的“分用

5、头部校验和

通过校验和（奇偶校验）可以让接收方验证此数据包是否完整/篡改。

以太网协议会在数包后面加FCS

5、源目IP地址

7、ip分片原理-标志ID、标识Flags、偏移量FO

MTU（最大传输单元）以太网1500bytes，大于1500将会被切分传输，网卡物理结构限制了大小

ID：当有多个数据传输时用ID来分辨每一个数据段属于哪个数据

Flags：MF/DF等等的标志位

FO：当一个数据分片时用来分辨数据段的顺序

ARP协议

如果要给TCP/IP协议栈选择个"最不安全的协议",那么我会毫不犹豫把票投给ARP协议。我们经常听到的这些术语，包括"网络扫描、内网渗透、中间人拦截"、“局域网流控”、“流量坎骗”,基本都跟ARP脱不了干系。大量的安全工具，例如大名鼎鼎的cain、功能完备的Ettercap、操作傻瓜式的P2P终结者，底层都要基于ARP实现

①ARP( Address Resolution
Protocol)即地址解析协议，用于实现从IP地址到MAC地址的映射，即询向目标IP对应的MAC地址

②在网络通信中，主机和主机通信的数据包需要依据OSI模型从上到下进行数据封装，当数据封装完整后，再向外发出。所以在局域网的通信中，不仅需要源目IP地址的封装，也需要源目MAC的封装。

③一般情况下，上层应用程序更多关心IP地址而不关心MAC地址，所以需要通过ARP协议来获知目的主机的MAC地址，完成数据封装。

1、原理

同个局域网里面，当PC1需要跟PC2进行通信时，此时PC1是如何处理的？

根据OSI数据封装顺序，发送方会自顶向下（从应用层到物理层）封装数据，然后发送出去这里以PC1
ping PC2的过程举例==>

PC1封装数据并且对外发送数据时，上图中出现了" failed",即数据封装失败了，为什么？

我们给PC1指令- ping
ip2",这就告知了目的IP,此时PC1便有了通信需要的源目IP地址，但是PC1仍然没有通信需要的目的MAC地址。这就好比我们要寄个快递，如果在快递单上仅仅写了收件人的姓名(IP),却没有写收件人的地址(MAC),那么这个快递就没法寄出，因为信息不完整

那么，现在PC1已经有了PC2的地址信息，如问获取到PC2的MAC地址呢？此时，ARP协议就派上用场了。我们接着上面这张图，继续==>

通过第三和第四步骤，我们看到PC1和PC2进行了ー一次ARP请求和回复过程，通过这个交互工程，PC1具备了PC2的MAC地址信息。接下来PC1会怎么做呢？在真正进行通信之前，PC1还会将PC2的MAC信息放入本地的[ARP缓存表]，表里面放置了IP和MAC地址的映射信息，例如IP2<->MAC2接下来，PC1再次进行数据封装，正式进入PING通信，如下==、

小结：经过上面6个步骤的处理，PC1终于把数据包发送出去了，之后便可以进行正常的通信了。看到了吧，ARP的功能和实现过程是如此的简单：它在发送方需要目标MAC地址的时及时出手，通过一问答"的方式获取到待IP对应的MAC地址，然后存储到本地[ARP缓存表]，后续需要的话，就到这里查找。既然是"缓存表，意味着它有时效性，并且如果电脑或者通信设备重启的话，这张表就会清空；也就是说，如果下次需要通信，又需要进行ARP请求。在我们的
windows/macos系统下，可以通过命令行arp -a查看具体信息=>

ARP原理之广播请求单播回应

上面的图解过程看上去简单又纯粹，好像我们就已经把这个协议的精髓全部get到，但其实，我们只是刚揭开了它的面纱，接下来我们才真正进入正题。例如，上面的图解过程中，整个局域网(LAN)只有PC1和PC2两个主机，所以这个问答过程非常的顺畅。实际网络中，这个LAN可能有几十上百的主机，那么请问，PC1如问将这个【ARP请求包】顺利的交给PC2,而PC2又如何顺利的把【ARP回应包】返回给PC1?我们看下面的图：

为了营造出几十上百"的效果，这里多派加了2个主机进来,并目増加了有线和无线的环境。那么，在多主机环境下，PC1现在发出的ARP请求包，怎么交到PC2手里？

这时，ARP协议就需要采用以太网的广播功能：将请求包以广播的形式发送，交换机或WFi设备（无线路由器）收到广播包时，会将此数据发给同一局域网的其他所有主机。

注明：什么是广播？对于初学者而言，我们只需要知道，大部分的广播包，它们有一个共同

特征：二层封装时目的MAC是全f(ffff.ffff.ffff)或三层封装时目的IP是全1(255.255.255.255)。可以这样更方便的记住：目的地址最大的，就是广播

接下来我们来看下这个ARP广播请求包接下来是如何工作的？

根据上图我们看到，PC1发送的请求广播包同时被其他主机收到，然后PC3和PC4收到之后（发现不是问自己）则丢弃。而PC2收到之后，根据请求包里面的信息（有自己的IP地址），判断是给自己的，所以不会做丢弃动作，而是返回ARP回应包（单播回应）

ARP请求是通过广播方式来实现的，那么，PC2返回ARP回应包，是否也需要通过广播来实现呢？答案是否定的。大部分网络协议在设计的时候，都需要保持极度克制，不需要的交互就砍掉，能合并的信息就合持，能不用广播就用单播，以此让带宽变得更多让网络变得更快。那么，ARP回应包是如何处理的？这里需要特别关注ARP请求包的内容，在上面的图解里面，ARP请求包的完整信息是：我的IP地址是IP1,MAC地址是MAC1,请问谁是PC2,你的IP2对应的MAC地址是多少？简单来说，ARP请求首先有"自我介绍"然后オ是询向。这样的话，PC2在收到请求之后，就可以将PC1的IP和MAC映射信息存储在本地的[ARP缓存表]，既然如道PC1在哪里，就可以返回ARP单播回应包。

这张图我们需要得到两个信息：

①被询向者PC2先生成了ARP映射信息，然后才是询问者PC1;

②PC3和PC4等其他主机，无法收到这个ARP回应包，因为是单播形式。

小结：ARP协议通过"一问一答"实现交互，但是"问"和"答"都有讲究，"问"是通过广播形式实现，"答"是通过单播形式。

ARP数据包解读

为了让大家更好的理解ARP协议以及广播和单播的概念，我们来看一下用
Wireshark抓取到的真实网络中的ARP过程，通过数据包的方式来呈现，部分MAC信息隐去。（建议初学者用GNS3配合
Wireshark来抓取协议包进行分析，相比真实网络更加干净，方便分析）

主机1<–>主机2

主机1：IP1 10.1.20.64 MAC1：00:08:ca:xx:xx:xx

主机2：IP2 10.1.20.109 MAC2：44:6d:57:xx:xx:xx

请求包

回应包

ARP协议字段解读

Hardware type：硬件类型，标识链路层协议

Protocol type：协议类型，标识网络层协议

Hardware size：硬件地址大小，标识MAC地址长度，这里是6个字节(48bti)

Protocol size：协议地址大小，标识IP地址长度，这里是4个字节(32bit)

Opcode：操作代码，标识ARP数据包类型，1表示请求，2表示回应

Sender MAC address：发送者MAC

Sender IP address：发送者IP

Target MAC address：目标MAC吗，此处全0表示在请求

Target IP address：目标lP

ARP攻击

ARP攻击概述

在上篇文章里，我给大家普及了ARP协议的基本原理，包括ARP请求应答、数据包结构以及分层标准，今天我们继续讨论大家最感兴题的话题：ARP攻击原理是什么？通过ARP攻击可以做什么，账号是否可以取？有些常见的ARP渗透（攻击）工具可以用来练手？ARP扫描和攻击有什么区别，底层数据包特征是怎样的？

接下来，我们通过图解的方式来深入了解ARP攻击是如问实现的

ARP攻击原理

但凡局域网存在ARP攻击，都说明网络存在“中间人”，我们可以用下图来解释

在这个局域网里面，PC1、PC2、PC3三台主机共同连接到交换机SW1上面，对应3个接口port1/2/3。假设PC3这台主机安装了ARP攻击软件或遭受ARP病毒，成为这个网络的攻击者(
hacker),接下来，PC3是如何攻击的？先不急，先来回顾下PC1和PC2是如何通信

1. PC1需要跟PC2通信，通过ARP请求包询问PC2的MAC地址，由于采用广播形式，所以交换机将ARP请求包从接口P1广播到P2和PC3。(注：変换机收到广播/组播/末知帧都会向其他接口泛洪）

2. PC2根据询可信息，返回ARP单播回应包；此时PC3作为攻击者，没有返回ARP包，但是处于’监听’状态，为后续攻击做准备

3. PC1和PC2根据ARP问答，将各自的ARP映射信息(IP-MAC)存储在本地ARP缓存表，交换机根据其学习机制，记录MAC地址对应的接口信息，存储在CAM缓存表（也称为MAC地址表），交换机收到数据包时，会解封装数据包，根据目标MAC字段进行转发

关于上面的图解，我们要记住这些关键知识(敲黑板！)

• 主机通信需要查找ARP表，而交換机通信需要查找CAM表(路由则查找 Route表)

注：ARP表：ip<-> mac CAM表：mac<->port( Route表：route<->port）

• 交换机基于源MAC地址学习，基于目的MAC地址转发

• 同一局域内，攻击者可以根据主机的ARP广播请求监听其IP和MAC信息

注：这里是”被动监听“，跟后面要谈到的”主动扫描“原理上有分别

接下来是重点，我们来看看PC3( Hacker)是如何发起ARP攻击的=>

正常情况下，若收到的ARP请求不是给自己的，则直接丢弃；而这里PC3(
Hacker)在监听之后，发起了ARP回应包：我就是PC2(IP2-MAC3)。从拓扑可以出现，PC3明明是IP3对应MAC3,很显然这就是一个ARP欺骗行为。于此同时，PC2正常的ARP回应包也交到了PC1手中，我们来看PC1接下来如何处理的

PC1收到两个ARP回应包，内容分别如下

• 我是PC2,我的IP地址是IP2,我的MAC地址是MAC2

• 我是PC2,我的IP地址是IP2,我的MAC地址是MAC3

PC1脸懵：咋回事？还有这操作？不管了，我选最新的！（后到优先）

这里给大家便普及下网络协议里各种表在处理缓存信息的方式

要么”先到先得”要么后到优先，上面提到的ARP和CAM表，就是遵循后到优先原则，而后面章节我们会讲到的DHCP表，则循’先到先得”原则

那么问题来了，上面两个ARP回应包到底郡个先到郡个后到呢？

作为初学者，可能还在纠结前后这种 naive的问题；而作为
hacker,只要持续不停发出ARP欺骗包，就一定能够覆盖掉正常的ARP回应包。稳健的ARP嗅探/渗透工具，能在短时间内高并发做网络扫描(例如1秒钟成干上百的数据包)，能够持对外发送欺骗包

无论如何，当PC1和PC2这种”小白用户遇到PC3( hacker)时，最终的结果一定是这样的

小白vs黑客，很明显的较量，PC1最终记录的是虚假的ARP映射：IP2<->MAC3,得到错误信息的PC1,接下来会发生什么情兄呢？（我们以PC1
ping PC2为例）

根据数据封装规则，当PC1要跟PC2进行通信时，无论是发生PING包还是发送其他数据首先要查找ARP表，然后在网络层打上源目IP,在链路层打了上源目MAC,然后将数包发送给交换机。交换机收到之后对数据进行解封装，井目査看CAM表(基于目的MAC转发)，

由于目标MAC3对应Port3,所以交換机自然而然将其转发给PC3就这样，PC1本来要发给PC2的数据包，落到了PC3(
Hacker)手里，这就完成了一次完整的ARP攻击。

反过来，如果PC2将数据包发送PC1,PC3仍然可以以同样的ARP欺骗现攻击，这就有了下面这张图(PC3既欺编了PC1,也欺编了PC2)

此时，PC1和PC2的通信数据流PC3拦截，形成了典型的中间人攻击。那么，一旦被攻击井拦截，攻击者能做什么，普通用户又会受什么提失？这里给大家举几个常见的例子=

• 攻击者既然操控了数据流，那么直接断开通信是轻而易举的，即"断网攻击”，例如，PC1

给PC2的数据在PC3这里可以直接丢弃，而如果这里的PC2是台出口路由器（无线路由器），那就意味着
PC1直接无法连上互联网

• "断网攻击"显然容易被发现，而目比较残忍”，所以就有了更加常见的应用-“限速”。例

如，在宿含上网突然很慢，在网吧上网突然不开网页，如果这个网络没有安全防御，那么很有可能有”内
鬼。

• 其实无论是断网攻击还是限速”，整体还是比较”善良”，因为这里流量里面的核心数据还没有被”提取”出来。如果攻击者是一名真正的黑客，他的目的定不会这么无聊，因为内网流量对于黑客是没有太大价值的，而只有"用户隐私”，例如常见网贴的登录账号码，这些才是最有价值的

向：受ARP取击之后，些账号可能取？

答：任何基于明文传输的应用，都可以被窃取，例如，如果个网站不是HTPS协议，而是基于HTP明文传输，那么当你登录这个网站时，你的密码就会被取。除了http（web应用），常见的还有
telnet.、ftp、pop3/ smtp/imap（邮箱）等应用，都很容易泄密码

ARP渗透工具底层原理分析

这里我通过wireshark给大家还原真实网络中常见的ARP归描和欺骗攻击

在这张图里面，
Hacker(就是我)接入了个WFi网络，这个10.1.20.0/24便是所在的网段。刚进来一个陌生网络，
Hacker只知道自己的IP信息，例妙如P地址是10.1.20.253,网关地址是10.1.20.254,而这个局域网的其他设备是什么？有多少台？地址分布是多少？Hacker都不知道，接下来怎么呢？是不是要直接发动ARP攻击了？

不用这么着急，咋们至少要先了解下这个网络，进行基本的扫描和踩点。这个时候通过ARP工具对这个WiFi网络进行ARP扫描，具体的数据包图如下：

其实，这就是典型的盲扫或者’暴力扫描"：反正我不道网络到底有多少主机，那我就尝试一下把整个网段全部问遍得了

那么，这个实际网络里面，到底谁’举手了呢？我们来看 Wireshark抓包情况

扫描后得到以下图片

接下来，如何进行ARP欺攻击呢？这里将最重点的数据包截取出来>

根据之前的信息，我们知道00:08:ca:86:f8:0f其实就是hacker的mac地址，并且对应的真正的IP地址应该是10.1.20.253。而这里很明显是
hacker在欺骗局域网其他主机，它对外声称：自己就是"所有人”。尤其是上面标红的主机，我们已经知道是小米思科苹果等设备，但是
hacker?都声明是自己！这样的意义在于覆盖掉其他主机的ARP缓存表信息，井生成错误的ARP映射，最终将通信流量交给
hacker。当然，还有另外一种

依此类推，Hackers会告诉局域网所有主机：自己就是网关，井且后续可数据都丢给我，我来转发到互联网

ARP攻击总结

1. ARP缓存表基于后到优先原则，IP与MAC的映射信息能被覆盖

2. ARP攻击基于伪造的ARP回应包，黑客通过构造’错位”的IP和MAC映射，覆盖主机的ARP表(也被称为ARP毒化)，最终截取用户的数据流

3. 一遭受ARP攻击，账号密码都可能取（如果通信协议不是加密的）

4. 通过 Wireshark数据包分析，我们掌握了真实网络中ARP底层攻击原理及数据包组成。

ARP防御

在讲解ARP防御之前，我们先回顾下ARP攻击最经典的一幕=>

当PC1询问PC2的MAC地址时，攻击者PC3返回ARP欺回应包：我的IP地址是IP2,MAC地址是MAC3。-且PC1记录了错误的ARP映射，则发给与PC2的数据，都会落到PC3手里

也就是说，ARP攻击的罪首便是这种”欺编包”，若针对欺骗包的处理是不相信或不接收的话，则不会出现问题。处理这种欺行为我们去提前在黑客端做手脚，因为"敌在暗处我在明处。这样的话，我们就剩下两个解决方法

1. 保证电脑不接收欺包

2. 保证电脑收到包之后不相信

目前网络安全行业现有的ARP防御方案，基本都是上面两个方法的具体实现。我们来看看这张防御图：

1. 当黑客发起ARP欺骗包时，会途径局域网里面的交换机或无线路由器等网络设备；

2. 如果网络设备能够识别別种欺骗包，井且提前丢弃掉，则电脑手机端就不会被欺骗；

3. 如果网络设备没有拦截这种欺编包，则电脑/手机端需要做安全防御，然后再丢弃。

简单来说，ARP防御可以在网设备上实现，也可以在用户端实现，更可以在网络设备和用户端同时实现。接下来，我们先来了解下网络设备（例如这里的交换机）的防御技术

上面这张图，展现的是交?换机的ARP防御能力，当PC2发送ARP回应包时，交换机将其转发给PC1,而当PC3发送ARP回应包（欺骗）时，交换机直接丢弃

但是，人家PC3上脸上又没有写着"
hacker,凭什么交机要丢弃它的ARP回应包？凭什么判断它的包就是”欺骗的呢？接下来，我就要给大家个绍下局城网安全里比较常用的防御技术，这种防御技术被称为DAI(
Dynamic ARP Inspection)动态ARP检测，原理可以用两句话简单概括：

1. 交换机记录每个接口对应的IP地址和MAC,即port->mac<->ip,生成DAI检测表

2. 交换机检测每个接口发送过来的ARP回应包，根据DAI表判断是否违规，若违视则丢弃此

数据包井对接口进行惩罚

我们知道，PC3是在交换机的Port3、MAC地址是MAC3,IP地址是IP3,所以本地DAI表项内容是<port3-mac3-ip3>。当交换机从接口Port3收到ARP回应包，内容却是P2和MAC3映射，即<port3-mac3-ip2>,经判断，这个包就是虚假的骗包，交换机马上丢弃这个包，并且可以时接口做惩罚（不同设备的惩罚方式有所不同，可以直接将接口软关闭”，直接将攻击者断网；也可以’静默处理",仅丢弃欺骗包，其他通信正常）

上面这个动态ARP监测技术，可以说是目前防御ARP攻击最有效的方法之一。但是，作为初者，大家可能还会有疑问：

1. 一般的交换机或网络设备能部署动态ARP监技术吗？

2. 连接用户的交换机，怎么能识别IP地址信息呢？

3. 上面这张DAI表是如何生成的？是不是像CAM表一样能自动识别？

大部能支持这种动态ARP监测技术的交換机成者无线路由器，都基本是企级的产品。所以，简单的交换机不具备动态ARP监技术，即便市面上有带安全防御的网络产品，企业、学校、医院等大量网络，仍然在早期采购的时侯，用的是比较基础版本的交换机

另外，交换机能识别IP地址信息吗？

从现在的网络技术来看，分层界限越来越模糊，融合式的网络设备才是主流，现在的接入交换机基本能被
Telnet/
SSH/Web管理，更专业的交换机同时支持动态ARP监测(dai)、IP源防护(ipsg)、DHCP侦听(
dhcp
snooping)、端口安全、AAA、802.1x等局域网安全技术，已经超越了原有二层交换机的定义所以，交换机能读三层甚至七层的数据包已经不是什么新鲜事了，不要被"交换机就是一层设备"给束缚了，这只是纸面上的定义

最后一个向题，DA检测表是如问生成的？

在上面图解中，我们看到交换机查看的表已经不是原来的CAM表了，内容也不太一样，CAM表的内容主要是MAC和Port的映射，而DAI检测表则表则是Port、MAC、IP三个信息映射。目前这张表支持两种方式来生成：第一种方式就是手工静态绑定：即用户接入网络之后，管理员根据此用户电脑的MAC和P地址，然后在接口上绑死，缺点就是用户数太多的话，手工绑定管不过来；第二种方式就是目前最主流的做法，即在交換机上开启DHCP侦听技术，当用户第一次通过DHCP获取到地址的时候，交换机就把用户电脑的IP、MAC、Port信息记录在DHCP侦听表，后面ARP检则直接调用这张DHCP侦听表即可。

ICMP协议

定义

互联网信息控制协议， Internet Control Message
Protocol用于实现链路连通性测试和链路踪，可以实现链路差错报告。ICMP云行存在传输层协议、服条于IP协议

ping的原理

Ping的原理(探测目的主机是否有问题，探测本地到目的的延迟等)

Echo request 回显请求

Echo reply 回显应答

类型值|代码值：8 | 0请求0 | 0回复=>区分数据包类型

校验和：实现数据包完整性校验

标识符：用于标志不同的Ping进程

序列号：表示在此进程下的第几个包

DDos攻击

DOS Deny of service拒绝服务式攻击

DDOS Distributed deny of service分布式拒绝服务式攻击

使用ICMP协议原理，向目标服务器发送大量请求，迫使服务器发送大量回复，消耗服务器带宽

链路追踪

在命令行输入命令：traceroute www.baidu.com

显示数据传输途径的所有使用IP协议设备的地址

Tracert/Traceroute的原理（探测本地到目的路径,“踩点"，利用TTL超时来实现)

(1) Windows链路追踪的实现原理

不断发送ICMP请求，然而每一个请求的TTL值不一样

第一个包的TTL值为：1，当它遇到第一个路由设备时TTL就会被-1=0，然后第一个路由设备就会回复主机宣告包的死亡，同时回复中携带着自己的IP地址，以此获得设备的IP

第二个的ICMP数据包TTL为：2，当他被第一个路由转发后就会-1=1，然后传给第二个路由，到第二个路由时TTL就会又-1=0，然后宣告包已死亡并且回复自己的IP地址，以此类推，就可以获取访问www.baidu.com网站数据途径的所有使用IP协议设备的IP地址

追踪过程中带*的数据有两种情况

1. 路由器离得太远，回应时间太长导致超时

2. 设备是类似防火墙或带有反追踪功能的设备

（2）Linux/Unix链路追踪原理

和Windows区别在于Windows全都是ICMP包，而Linux/Unix是UDP包+ICMP包


当UDP高端口包发送到百度时，百度没有开启对应的端口服务，因此会回复一个“端口不可达”包

同时，这些包的结构也不一样，在ICMP层里面还包含着原来的IP层，目的是告诉用户错误的包的内容

UDP协议

大文件一般用TCP协议传输，而一般实时传输或者是小文件用UDP协议传输

定义

用户数据报协议， user datagram
protocol,用于实现面向无连接的不可靠协议，传输层协议

特征

数据包结构非常简洁

处理速度快

实时交互(社交软件、视频流、实时交互协议)

协议（基于UDP开发的应用、协议）

DHCP、DNS、QICQ、TFTP

源端口

目标端口

数据包长度

校验和

拓展：

1、（端口范围1-65535）通信过程中，源端口般属于随机高端口，目的端口属于固定知名端口

2、1-1023为知名端口号范围，已经被占用的。

3、DHCP的源目端口都固定，客户嫦端口为68、服务端为67。

4、DNS域名解析协议基于UDP端口号53;通过DNS请求和回复过程，获取域名对应IP

DHCP协议

定义

动态主机配置协议， Dynamic Host Configuration
Protocol,用于实现对终设备的动态IP信息分配(IP地址、网关地址、DNS服务器、WINS服务。。)

原理

ipconfig/release //释放IP地址(抓到 DHCP Releasef包)

ipconfig/renew //重新获取IP地址(抓到DHCP完整交互包)

Linux/Unix

Windows

0.0.0.0：没设置地址

255.255.255.255(ff:ff:ff:ff)：广播

在Linux环境下，无论是发现/提供/请求/确认包，目标地址都为255.255.255.255，即都为广播，原因是当配置有多个DHCP服务器时，当其中一个DHCP服务器的地址池被分配出去时其他的服务器能收到广播，不会使地址再次使用；

在Windows/macos则会以单播来提供/确认，目的是减少广播对其他用户的影响，同时节约带宽

小结

数据包的功能：

发现包用于广播发现局域网的DHCP服务器；提供包用于预回复客户端，告知其即将给的P地址；请求包正式对感兴趣的服务器/IP地址发起请求；确认包对客户端进行最终的正式确认（这个时候服务器会将此分配出去的IP地址移开本地地址池）。

DHCP初始请求过程中，客户端本地是没有IP地址的，那么如向对外发送发现和请求包呢？：

将自己的地址设置为0.0.0.0

为什么发现/请求包需要使用广播的方式，有一些情况下，提供/确认包也需要使用广播的方式？：

当局域网配置多个DHCP服务器时，当地址池里的一个地址被分配出去时，若其他DHCP服务器不知情，则可
能导致一个IP地址被多次公用

DHCP的交互过程都是广播包形式来实现的，目的IP采用255.255.255.255

DHCP交互过程中，服务端为67,客户端为68

为什么需要4个包来获取地址，而不是2个包？：

2个包无法解决多服务器环境下，地址浪费/冲突的问题。

同时，DHCP是不可靠协议，当提供的步骤提供地址时丢失或者被拦截，则会导致用户得不到地址但是DHCP服务器将地址清除，增加多两个确认包可以增加协议的稳定性

为什么有的时候会抓到多个提供包，若收到多个提供包该如何选择？：

有可能多个提供包是由多个DHCP服务器提供的，DHCP协议采用先到先得原则，若收到多个IP地址则选择第一个，但由于请求包只会发出一个，所以只有一个IP地址会从地址池消除

DHCP发现包：


DHCP提供包：

DHCP请求包：

DHCP回复包：

TCP协议

定义

Transmission Control
Protocol,传输控制协议，是TCP/IP协议栈中算法最多，功能最繁杂的协议

基于TCP的应用层协议

HTTP:80

HTTPS:443

FTP:20/21

SSH: 22

TELNET: 23

SMTP/POP: 25/110

功能

面向连接(三次握手、四次挥手)

可靠传输(经典重传、超时重传、快速重传/选择性重传)

流量控制(滑动窗口、拥塞管理)

多路复用(套接字)

原理

面向连接(三次握手、四次挥手；SYN/ACK/FIN位)

三次握手：

四次挥手：

可靠传输(序列号SEQ+确认号ACK+重传算法)

经典重传

超时重传

小结：

1、正常不丢包情况下，ACK(n+1)=SEQ(n)+Len(n)，即下一次的确认号等于上一次的序列号加数据包长度值；若丢包情况下，则ACK(n+1)
< SEQ( n ) + Len(n)

2、下一次的序列号等于上一次的确认号 Seq(n+1) = ACK(n)

流量控制（窗口大小）

当窗口大小为0时意思为暂时没有空间来储存？告诉服务器不要继续传输

多路复用（端口号Port、套接字socket、会话session、五元组)

注明：TCP通过端口号(port)或套接字(ip+port)实现多路复用

源目IP+源目Port+协议号=唯一的五元组

Telnet协议

定义

远程登录协议，用于对设备进行远程管理，基于明文，目前不建议使用，建议采用SSH协议

采用TCP23号端口