第8节 IP包头分析

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第8节 IP包头分析

IP包头分析

• 1.IP包头数据格式
• 2.IP包头组成部分及功能
• • 2.1版本
  • 2.2首部长度
  • 2.3优先级与服务类型
  • 2.4总长度
  • 2.5标识符
  • 2.6标志
  • 2.7片偏移
  • 2.8生命周期TTL
  • 2.9协议号
  • 2.10首部校验和
  • 2.11源地址与目标地址
  • 2.12可选项
• 3总结
• 4参考文献

1.IP包头数据格式

2.IP包头组成部分及功能

2.1版本

1. 长度：4bit。
2. 功能：说明是Ipv4还是Ipv6。
3. 例子：0100（ipv4）、0110（ipv6）。

2.2首部长度

1. 长度：4bit。（每个字节的代表包头单位是字节）
2. 功能：以字节为单位计算数据包的包头长度。
3. 例子：首部长度最小二进制为“0101”，IP数据包长度20字节；首部长度最大二进制为“1111”，IP数据包长度60字节.

2.3优先级与服务类型

1. 长度：8bit。
2. 定义：8位bit定义如下PPPDTRC0，前三个bit代表优先级，中间四个bit表示服务类型，最后一个bit暂未启用。
3. PPP：定义包的优先级，取值越大数据越重要。

5. DTRC：各自代表一个服务类型。

2.4总长度

1. 长度：16bit
2. 功能：以字节为单位计算的IP包的长度 (包括头部和数据)，所以IP包最大长度65535字节。
3. 解释：该总长度表示的是一个IP包的总长度，包括上三层数据总和，由于每个数据帧MTU最大值为1500，因此需要分片发送IP包。

2.5标识符

1. 长度：16bit。
2. 功能：唯一的标识主机发送的每一份数据报，由主机生成具有唯一性。同一数据包的不同分片之间标识符相同，不同数据包之间标识符不同。

2.6标志

1. 长度：3bit。
2. 功能：第1个bit保留（永远为0，代表未启用）；第2个bit代表数据包是否分片（0分片，1未分片）；第3个bit代表是否为最后一个分片（0是，1不是）。

2.7片偏移

1. 长度：13bit。
2. 功能：表示分片时，每一个分片的数据字段偏移原始数据报开始处的位置，决定分片在重组数据包时的顺序。
3. 泪滴攻击(TearDrop)：指的是向目标机器发送损坏的IP包，诸如重叠的包或过大的包载荷。借由这些手段，该攻击可以通过TCP/IP协议栈中分片重组代码中的bug来瘫痪各种不同的操作系统。
4. 防御泪滴攻击：在服务器前加防火墙，过滤不安全的包。该方式能阻止不安全的包到达服务器，但是防火墙负荷大，当防火墙过载时，需要请求网络供应商提供流量清洗服务。

2.8生命周期TTL

1. 长度：8bit。
2. 功能：设定生命周期，避免垃圾信息一直存在网络空间中。
3. 解释：在IP包开始进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值（Windows常大于100，linus常小于100），每当IP包经过一个路由器时，TTL值减少1，当如果TTL减少为0，则该IP包会被丢弃。
4. 应用场景：tracert跟踪，跳了多少跳；Ping 返回的TTL值是初始TTL值。

2.9协议号

1. 长度：8bit。
2. 功能：明确上层服务是哪个。
3. 常用协议号：

2.10首部校验和

1.长度：16bit。
2. 功能：用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分。 因为每个路由器要改变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。

2.11源地址与目标地址

1. 长度：32bit。
2. 功能：标识了这个IP包的起源和目标地址。要注意除非使用NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会改变。

2.12可选项

1. 长度：可变，最长320bit。

2. 功能：主要用于测试，由起源设备根据需要改写。

3. 可选项目包含以下内容：

   （1）松散源路由（Loose source routing）：给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送，但是允许在相继的两个IP地址之间跳过多个路由器。

   （2）严格源路由（Strict source routing）：给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送，如果下一跳不在IP地址表中则表示发生错误。

   （3）路由记录（Record route）：当IP包离开每个路由器的时候记录路由器的出站接口的IP地址。

   （4）时间戳（Timestamps）：当IP包离开每个路由器的时候记录时间。

4. 填充，IP包头总体长度需要是32bit的整数倍，对可选项不足32bit整数倍的部分进行填充。

3总结

1. 掌握IP包头结构及其各部分的功能。
2. 理解首部长度与总长度的区别。
3. 理解标识符、标志、标识符对IP包分片与重组的意义。

4参考文献

1. 《IP包头结构详解》
2. 《IP包头分析》
3. 《IP包头内容详解》
4. 《IP包头格式及详细解释》
5. ☆《IP协议安全：泪滴攻击与碎片攻击》