一、关键术语和协议码

1、关键术语

最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）
最大报文段长度（Maximum Segment Size，MSS）
循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）
帧检验序列（Frame Check Sequence，FCS)

2、协议码

ICMP：1
IGMP：2
TCP：6
UDP：17
EIGRP：88
OSPF：89

二、报文分析

image.png

  • 前同步码：第一个字段是7个字节的前同步码，1和0交替，作用是用来使接收端的适配器在接收MAC帧时能够迅速调整时钟频率，使它和发送端的频率相同。
  • 帧开始定界符：第二个字段是1个字节的帧开始定界符，前六位1和0交替，最后的两个连续1表示告诉接收端适配器：“帧信息要来了，你准备接收把。
  • MAC 目的地址：第三个字段是6字节（如：FF,FF,FF,FF,FF），发送方的网卡（MAC）地址，用处是当网卡接收到一个数据帧时，首先会检查该帧的目的地址，是否与当前适配器的物理地址相同，如果相同则会进一步处理，不同则直接丢弃。
  • 源MAC地址：发送端的MAC地址同样占6个字节。
  • 类型：该字段在网络协议栈分解中及其重要，考虑当PDU（协议数据单元）来到某一层时，它需要将PDU交付给上层，而上层协议众多，所以在处理数据的时候，必须要一个字段标识我这个交付给谁。
  • 数据：数据也叫有效载荷，除过当前层协议需要使用的字段外，即需要交付给上层的数据，以太网帧数据长度规定最小为46字节，最大为1500字节，如果有不到46字节时，会用填充字节填充到最小长度。

  • 帧检验序列FCS（使用CRC校验法）：检测该帧是否出现差错。

    三、MTU

    根据 [RFC894] 的说明，以太网封装IP数据包的最大长度是1500字节，最小长度是46字节，再加上各层封装和校验码（CRC校验计算得到的FCS），总字节应该为 72~1526 字节。

  • 最大字节= 前导同步码（7字节） + 帧开始定界符（1字节） + 目的MAC（6字节） + 源MAC（6字节） + 帧类型（2字节） + 数据（46~1500） + FCS（4字节）= 72~1526 字节

按照上述，最大帧应该是 1526 字节，但是实际上我们抓包得到的最大帧是 1514 字节，为什么呢？

原因是当数据帧到达网卡时，在物理层上网卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC检验，如果帧校验和出错，就丢弃此帧。如果校验和正确，就判断帧的目的硬件地址是否符合自己的接收条件（目的地址是自己的物理硬件地址、广播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就将帧交给“设备驱动程序”做进一步处理。这时我们抓包的软件才能抓到数据，因此，抓包wireshark软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据。

  • 数据帧字节 = 目的MAC（6字节） + 源MAC（6字节） + 帧类型（2字节） + 数据（46~1500） + FCS（4字节）

计算最大帧 = 1518，wireshark抓取最大帧 = 1514
计算最小帧 = 64，wireshark抓取最小帧 = 60

四、wireshark抓包分析

采取最简单且有效的方式——ping，简单有效控制报文长度。ping 是基于 IP 协议的 ICMP 报文格式。

1、ICMP报文格式

image.png

2、ping 命令

目的MAC（6字节）、 源MAC（6字节）、帧类型（2字节）、 FCS（4字节）、IP 首部（20字节）、ICMP 首部（8字节） ，这里就占了 46 字节。
最小帧为 64 字节，抓包就为 60
最大帧为 1518 字节，抓包就为 1514

3、wireshark抓包分析

  1. v Frame 2: 60 bytes on wire (480 bits), 60 bytes captured (480 bits) on interface 0
  2.     v Interface id: 0 (\Device\NPF_{258BB613-5DA9-4E92-923E-8CDBC68345B0})
  3.         Interface name: \Device\NPF_{258BB613-5DA9-4E92-923E-8CDBC68345B0}
  4.         Interface description: WLAN
  5.     Encapsulation type: Ethernet (1)
  6.     Arrival Time: Dec  7, 2019 19:32:00.332245000 中国标准时间
  7.     [Time shift for this packet: 0.000000000 seconds]
  8.     Epoch Time: 1575718320.332245000 seconds
  9.     [Time delta from previous captured frame: 0.044843000 seconds]
  10.     [Time delta from previous displayed frame: 0.044843000 seconds]
  11.     [Time since reference or first frame: 0.044843000 seconds]
  12.     Frame Number: 2
  13.     Frame Length: 60 bytes (480 bits)
  14.     Capture Length: 60 bytes (480 bits)
  15.     [Frame is marked: False]
  16.     [Frame is ignored: False]
  17.     [Protocols in frame: eth:ethertype:ip:icmp:data]
  18.     [Coloring Rule Name: ICMP]
  19.     [Coloring Rule String: icmp || icmpv6]
  20. v Ethernet II, Src: RuijieNe_5f:b2:32 (58:69:6c:5f:b2:32), Dst: Cybertan_83:22:81 (60:14:b3:83:22:81)
  21.     v Destination: Cybertan_83:22:81 (60:14:b3:83:22:81)            #目的地 MAC 地址，6字节
  22.         Address: Cybertan_83:22:81 (60:14:b3:83:22:81)
  23.         .... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
  24.         .... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
  25.     v Source: RuijieNe_5f:b2:32 (58:69:6c:5f:b2:32)                    #源 MAC 地址，6字节
  26.         Address: RuijieNe_5f:b2:32 (58:69:6c:5f:b2:32)
  27.         .... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
  28.         .... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
  29.     Type: IPv4 (0x0800)                                                #类型，2字节
  30.     Padding: 002198530000380130a0246ed5                                #填充数据，13字节
  31. v Internet Protocol Version 4, Src: 36.110.213.45, Dst: 10.16.80.85
  32.     0100 .... = Version: 4                                            #版本号，4比特 = 1/2字节
  33.     .... 0101 = Header Length: 20 bytes (5)                            #首部长度，4比特 = 1/2字节
  34.     v Differentiated Services Field: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT) #服务类型，1字节
  35.         0000 00.. = Differentiated Services Codepoint: Default (0)
  36.         .... ..00 = Explicit Congestion Notification: Not ECN-Capable Transport (0)
  37.     Total Length: 33                                                #数据总长度，2字节
  38.     Identification: 0x9853 (38995)                                    #识别码，2字节
  39.     v Flags: 0x0000                                                    #偏移量，2字节
  40.         0... .... .... .... = Reserved bit: Not set
  41.         .0.. .... .... .... = Don't fragment: Not set
  42.         ..0. .... .... .... = More fragments: Not set
  43.         ...0 0000 0000 0000 = Fragment offset: 0
  44.     Time to live: 54                                                #TTL，1字节
  45.     Protocol: ICMP (1)                                                #类型码，1字节
  46.     Header checksum: 0x9888 [validation disabled]                    #首部校验和，只是检验数据，2字节
  47.     [Header checksum status: Unverified]
  48.     Source: 36.110.213.45                                            #源IP，4字节
  49.     Destination: 10.16.80.85                                        #目的地IP，4字节
  50. v Internet Control Message Protocol
  51.     Type: 0 (Echo (ping) reply)                                        #类型，1字节
  52.     Code: 0                                                            #符号，1字节
  53.     Checksum: 0xd2e7 [correct]                                        #ICMP校验和，2字节
  54.     [Checksum Status: Good]
  55.     Identifier (BE): 1 (0x0001)                                        #ID，2字节
  56.     Identifier (LE): 256 (0x0100)
  57.     Sequence number (BE): 848 (0x0350)                                #序号，2字节
  58.     Sequence number (LE): 20483 (0x5003)
  59.     [Request frame: 1]                                                #响应分组 1
  60.     [Response time: 44.843 ms]
  61.     v Data (5 bytes)                                                #5个数据，16进制
  62.         Data: 6162636465
  63.         [Length: 5]

参考CSDN