IP包头分析

news2024/12/30 1:37:41

数据来源

IP包头长度

ip包头的长度在20-60个字节间，一般是20字节（固定部分），可选项最大是40个字节（比较少用）。

第一行

版本

就是指出IP数据包是什么版本；常见的版本就是0100 IPV4和 0110 IPV6（常见的是IPV4）

首部长度

IP数据报首部中有一个首部长度字段，4 位长，可表示的最大十进制数字是15。因此首部长度的最大值是15个4字节长的字，即60字节。

首部长度是指IP首部占32bit字的数目，包括选项(如果有)。首部长度本身为4bit字段，能表示的二进制最大数为1111，换算成十进制为15，即首部最长为15个32bit长度=480bit，即最大长度60字节。

优先级与服务类型（3比特优先级，4比特服务类型，1比特保留)

该字段定义上层协议对处理当前数据报所期望的服务质量，并对数据报按照重要性级别进行分配。前3位成为优先位，后面4位成为服务类型，最后1位没有定义。这些8位字段用于分配优先级、延迟、吞吐量以及可靠性。

总长度：

网络层IP报文的总长度超过1500就会进行分片（3、4、5层的总长度，data + TCP/UDP头+IP包头）

第二行

前置知识IP分片

IP分片产生原因（来源）

我们假设要传输一个UDP数据包，以太网（一个帧）的MTU为1500字节，一般IP首部为20字节，UDP首部为8字节，数据的净荷（payload）部分预留是1500-20-8=1472字节。如果数据部分大于1472字节，就会出现分片现象

IP分片原理（来源）

IP分片发生在IP层，不仅源端主机会进行分片，中间的路由器也有可能分片，因为不同的网络的MTU是不一样的，如果传输路径上的某个网络的MTU比源端网络的MTU要小，路由器就可能对IP数据报再次进行分片。而分片数据的重组只会发生在目的端的IP层。

图1

在IP首部有4个字节是用于分片的，如图1所示。前16位是IP数据报的标识，同一个数据报的各个分片的标识是一样的，目的端会根据这个标识来判断IP分片是否属于同一个IP数据报。中间3位是标志位，其中有1位用来表示是否有更多的分片，如果是最后一个分片，该标志位为0，否则为1。后面13位（段的偏移量）表示分片在原始数据的偏移，这里的原始数据是IP层收到的传输的TCP或UDP数据（TCP/UDP头 + 应用层数据（data）），不包含IP首部，如下图：。

需要注意的，在分片的数据中，传输层的首部（TCP/UDP）只会出现在第一个分片中，如图1所示。因为传输层的数据格式对IP层是透明的，传输层的首部只有在传输层才会有它的作用，IP层不知道也不需要保证在每个分片中都有传输层首部。所以，在网络上传输的数据包是有可能没有传输层首部的。

标识符：

同一IP报文的表示符是一致的，用来分类分片属于那个数据包

段的偏移量：

分片在数据包中的相对位置（IP分片的先后顺序），值为0就是第一个分片，1472的是第二个分片，2854就是第三个分片以此类推

标志（3bit）：

第1个比特永远为0,代表不能启用
第2个比特值有两种：0或1 （0表示该IP包进行了分片，1 代表未分片，只有一个帧）
第3个比特是告诉pc该分片是否是最后一个值有两种：0或1 （0表示该分片值最后一个，1 代表在该分片后面还有分片）

攻击方式（泪滴攻击）：

使用攻击工具伪造三个帧，标志为分别为：001、001、000，段偏量分别为：0 x（x<1472） x（x<=1472）,会使计算机一直尝试重组数据，一直失败会导致PUC被占满。

防御：

最有效的方法就是在服务器前端加防火墙，过滤不安全的包

第三行

TTL（time to live）生存时间

TTL值对我们在进行网络故障分析时能起到很关键的作用，该字段表示一个IP数据报能够经过的最大的路由器跳数，TTL字段是由IP数据报发送端初始设置的。

每个处理该数据报的路由器都需要将其 TTL值减1，即当一个IP数据报每经过一个路由时，其TTL值会减1，当路由器收到一个TTL值为0的数据报时，路由器会将其丢弃。因此，TTL字段的目的是就是为了防止1个IP数据报网络中循环的流动。

例如：当路由器的路由表配置错误或网络设备接线错误是，则可能会造成网络环路，在这种情况下，路由器可能根据其路由表将该数据报一直循环转发下去，导致IP数据报一直在网络中发送。

因此，就需要一种机制来给这些循环传递的数据报上加上一个生存上限，以保证数据报不会无休止的发送，TTL字段正是用于实现这种机制的一种手段。

TTL值进行网络故障分析：

当我们在分析数据报的过程中如果发现TTL＝1的IP数据包或者在科来网络分析系统的诊断下看到IP数据报生存周期太短的事件（组播数据报除外）时，我们就应该怀疑网络中是否存在环路了。
对于网络环路的分析，我们还应该结合报头中的标识字段来查找，如果发现数据报的标识符都相同，并且TTL值一直在递减，那么说明网络中一定存在环路的故障，这时，就应该检查网络设备是否出现有接错线或者路由配置出现问题。

利用TTL字段值判断操作系统：

一般在TTL字段值>100是微软的Windows主机，TTL字段值<100的linux主机