wireshark图解ip报文分片

逃离我推掉我的手 2023-01-05 12:11 336阅读 0赞

前言：  
ip分片如果丢了一片，整个报文都需要重传。所以网络传输都会减少ip分片的概率。tcp用MSS，而udp依靠上层协议，比如tftp。  
所以ip分片的报文不太好抓到，故使用两台pc运行vmware虚拟机。一台当client用udp发送4500字节的数据，一台当server接收后再用udp返回4500字节的数据。通过wirewark分析ip分片。最后会把程序附上。

IP头中和分片有关的三个字段，如下图。摘自  
《计算机网络》第7版 谢希仁  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdnb25nXzE5OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
1.49是客户端，1.50是服务器  
![在这里插入图片描述][20210112112653299.png]  
***开始分析***\*  
26到28号分片只有ip头，不带udp头。这三片携带数据总长度为1480 \* 3 = 4440。  
![在这里插入图片描述][20210112112915964.png]  
26号分片如下：  
可得片偏移为0。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdnb25nXzE5OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
27号分片如下：  
可得片偏移为1480，即上一个分片的字节是0-1479。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdnb25nXzE5OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
28号分片如下：  
可得片偏移为2960，即上一个分片的字节是1480-2959。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdnb25nXzE5OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
可得三片报文的identification字段是一样的，属于同一个ip报文。

再分析29号报文 其携带udp头。  
![在这里插入图片描述][20210112114807495.png]  
**即只有第一片ip分片才会携带上层头（tcp/udp/icmp）。wireshark显示的问题导致看上去是最后一片才携带上层头，实际上是第一片携带。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdnb25nXzE5OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
可见其identification字段与上述三片相同，但是MF标志位是0了，表示这是最后一个分片了。

29号数据长度为88-20-8字节udp头 = 60字节。  
完整报文长度为上述的4440+60=4500字节。

可从中括号中看到详细的分片情况。中括号表示注释性内容。  
【4 IPv4 Fragments (4508 bytes): \#26(1480), \#27(1480), \#28(1480), \#29(68)】

可从data这里直接得到完整报文的数据长度为4500字节。  
![在这里插入图片描述][20210112114807495.png]  
总结：  
分析分片的情况时，只需要看携带上层头的报文片就可以了。

附：tcp避免不了分片的情况。  
pc1 <--------router---------> pc2  
pc1和pc2用tcp通信，为了避免分片，协商出mss为1460。  
可是中间路由器的mtu为576。这时候就避免不了分片了。  
因为tcp是端对端的协议，pc1和pc2这两个端点协商mss，中间设备是不参与协商的。  
所以说tcp的mss是尽可能的避免分片，而不是完全杜绝分片。

附上udp client和server的程序。

//udp client
    #include <stdio.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    #define N 5000
    
    int main(int argc, const char *argv[])
    { 
      int sockfd;
      char buf[N] = { 0};
      struct sockaddr_in serveraddr;
      FILE *fp = NULL;
      unsigned int len = 0;
      
      if(argc < 3)
      { 
        fprintf(stderr,"Usage: %s ip port.\n",argv[0]);
        return -1;
      }
      
      if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0))<0)
      { 
        perror("fail to socket");
        return -1;
      }
      
      serveraddr.sin_family = AF_INET;
      serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
      serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); //注意atoi
      socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
      
      //提前准备个文本有4500字节的数据
      fp = fopen("./myfile.txt", "r");
      if (!fp)
      { 
      	perror("fail to fopen");
        return -1;
      }
      
      len = fread(buf, sizeof(char), 4500, fp); //设读4500字节
    	if(!len) { 
    		fclose(fp);
    		perror("fail to fread");
    		return -1;
    	}
    	
    	//发4500字节
      sendto(sockfd, buf, 4500, 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, addrlen);
      //服务器的sendto写地址了 这里可以省略 收4500字节 
      recvfrom(sockfd, buf, N, 4500, NULL, NULL); 
      printf("From server: %s \n",buf);
    
      close(sockfd);
      return 0;
    }

//udp server
    #include <stdio.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    #define N 5000
    
    int main(int argc, const char *argv[])
    { 
    	int sockfd;
    	char buf[N] = { };
    	struct sockaddr_in serveraddr,clientaddr;
    	
    	if(argc < 3)
    	{ 
    		fprintf(stderr,"Usage: %s ip port.\n",argv[0]);
    		return -1;
    	}
    	
    	if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0)
    	{ //第二个参数TCP是SOCK_STREAM,UDP是SOCK_DGRAM
    		perror("fail to socket");
    		return -1;
    	}
    	
    	serveraddr.sin_family = AF_INET;
    	serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    	serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));  //注意atoi
    	
    	if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr))<0)
    	{ 
    		perror("fail to bind");
    		return -1;
    	}
    
    	socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
    
    	while(1)
    	{ 
    		//接收4500字节
    		recvfrom(sockfd, buf, 4500, 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, &addrlen);
    		printf("From client: %s \n",buf);
    		if(0 == strncmp(buf,"quit",4))
    		{ 
    			break;
    		}
    
    		strcat(buf,"from server...");
    		//发送4500字节
    		sendto(sockfd, buf, 4500, 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(clientaddr));
    	}
    	
    	close(sockfd);
    	return 0;
    }

使用时先开server。  
gcc udp\_server.c  
./a.out server\_ip server\_port

再开client。  
gcc udp\_client.c  
./a.out server\_ip server\_port

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdnb25nXzE5OTE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221119/f86d2b6ad4934cb891d0b9f4557469dc.png
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