【愚公系列】2022年02月 wireshark系列-数据抓包分析之TCP协议02
【摘要】 一、数据抓包分析之TCP协议02任务描述：通过实验一，我们已经获取了数据包，并且进行了分类保存，实验二将对TCP的三次握手进行详细分析1.TCP首部在分析TCP数据包之前，先介绍一下TCP首部格式，如下TCP首部格式在上面的表中，TCP首部的各字段含义如下所示：源端口：用来传输数据包的端口。目标端口:数据包将要被发送到的端口。序号：该数字用来表示一个TCP片段。这个域用来保证数据流中的部分...
一、数据抓包分析之TCP协议02
任务描述：通过实验一，我们已经获取了数据包，并且进行了分类保存，实验二将对TCP的三次握手进行详细分析
1.TCP首部
在分析TCP数据包之前，先介绍一下TCP首部格式，如下
TCP首部格式
在上面的表中，TCP首部的各字段含义如下所示：
源端口：用来传输数据包的端口。
目标端口:数据包将要被发送到的端口。
序号：该数字用来表示一个TCP片段。这个域用来保证数据流中的部分没有流失。
确认号：该数字是通信中希望从另一个设备得到的下一个数据包的序号。
保留：包括Resverved、Nonce、CWR、和ENC-Echo，共6个比特位。
标记：用来表示所传输的TCP数据包类型。该字段中可用的标记包括URG、ACK、PSH、RST、SYN和FIN。
窗口大小：TCP接收者缓冲的字节大小。
校验和：用来保证TCP首部和数据的内容，在达到目的地时的完整性。
紧急指针：如果设置了URG位，这个域将被检查作为额外的指令，告诉CPU从数据包的哪里开始读取数据。
选项：各种可选的域，可以在TCP数据包中进行指定。
上面提到了TCP传输时，可用到的标记位，下面分别介绍这6种标记的作用，如下：
URG：紧急标志，表示TCP包的紧急指针有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间层设备要尽快处理这些数据。
ACK：确认标志，表示应答域有效，就是前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中，该标志位有两个值，分别是0和1。当为1的时候，表示应答域有效。反之为0。
PSH：该标志位表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即传送给应用程序，而不是在缓存区排队。
RST：该标志位表示链接复位请求，用来复位那些产生错误的链接，也被用来拒绝错误和非法的数据包。
SYN：表示同步序号，用来建立连接。SYN 标志位和ACK标志位搭配使用，当连接请求的时候，SYN=1，ACK=0；当连接被响应的时候，SYN=1，ACK=1。这个标志的数据包经常被用来进行端口扫描。扫描者发现一个只有SYN的数据包，如果对方主机响应了一个数据包回来，就表面该主机存在这个端口；但是由于这种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手，因此这种扫描成功表示扫描的机器不安全。因为一个安全的主机，将会强制要求一个链接严格的进行TCP的三次握手。
FIN：表示发送端以及达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完毕，没有数据可以传送了。此时发送FIN标志位的TCP数据包后，链接将被断开。这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。当一个FIN标志的TCP数据包发送到一台计算机的特定端口后，如果这台计算机响应了这个数据，并且反馈回来一个RST标志的TCP包，就表明这台计算机上没有打开这个端口，但是这台计算机是存在的；如果这台计算机没有反馈回来任何数据包，这就标明，这台被扫描的计算机存在这个端口。
2.分析TCP的三次握手
TCP三次握手是理解TCP协议最重要的部分，下面我们就以tcp-handshake.pcapng捕获文件为例，来分析TCP的三次握手
2.1.第一次握手
TCP第一次握手，捕获的数据包信息如下所示
从Wireshark的Packet List面板中的Info列可以看到显示的TCP标志位是SYN。所以该数据包是客户端向服务器发送的第一次握手连接。在Packet Details面板中，显示了该包的详细信息，下面详细介绍
以上信息，表示这是第1个数据帧的相信信息，并且该包的大小为62个字节。
以上内容是以太网帧头部信息，其实源MAC地址为02:00:04:78:01:7b，目标MAC地址为02:00:7b:16:02:43。
以上内容是IPv4首部的详细信息。其中源IP是10.1.1.142，目的IP为10.1.1.33。
以上内容是传输层首部的详细信息，这里使用TCP协议，其中源端口为56678，目标端口为6000.下面对该首部中的每个字段进行详细介绍，
Source Port: 56678 (56678) #源端口号
Destination Port: 6000 (6000) #目标端口号
Stream index: 0 #流节点号
TCP Segment Len: 0 #分段长度
Sequence number: 0 (relative sequence number) #序列号
Acknowledgment number: 0 #确认编号
Header Length: 28 bytes #首部长度
.... 0000 0000 0010 = Flags: 0x002 (SYN) #标志，这里是SYN
000. .... .... = Reserved: Not set
...0 .... .... = Nonce: Not set
.... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set
.... .0.. .... = ECN-Echo: Not set
.... ..0. .... = Urgent: Not set #紧急指针
.... ...0 .... = Acknowledgment: Not set #确认编号
.... .... 0... = Push: Not set
.... .... .0.. = Reset: Not set
.... .... ..1. = Syn: Set #设置SYN标志位，值为1
Expert Info (Chat/Sequence): Connection establish request (SYN): server port
6000 #专家信息
Connection establish request (SYN): server port 6000 #消息
Severity level: Chat #安全级别
Group: Sequence #组
.... .... ...0 = Fin: Not set #FIN标志位
Window size value: 8192 #窗口大小
Calculated window size: 8192 #估计的窗口大小
Checksum: 0x16d3 [validation disabled] #校验和
Good Checksum: False
Bad Checksum: False
Urgent pointer: 0
Options: (8 bytes), Maximum segment size, No-Operation (NOP), No-Operation (NOP), SACK permitted #选项
Maximum segment size: 1460 bytes #最大段大小
Kind: Maximum Segment Size (2)
Length: 4
MSS Value: 1460
No-Operation (NOP) #无操作指令
Type: 1
0... .... = Copy on fragmentation: No
.00. .... = Class: Control (0)
...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)
No-Operation (NOP) #无操作指令
Type: 1
0... .... = Copy on fragmentation: No
.00. .... = Class: Control (0)
...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)
TCP SACK Permitted Option: True #TCP SACK允许选项
Kind: SACK Permitted (4)
Length: 2
根据以上信息的描述，可以看出该包是客户端发送给服务器建立连接请求的一个数据包。建立连接的源端口号为56678，目标端口号为6000，确认编号为0。而且在标志位FLAGS（0x0002）中，只设置了SYN，也就是位同步标志，表示请求建立连接。选项是8个字节，里面的内容有最大段（MSS），大小为1460字节。
我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：
第一次握手TCP首部
2.2.第二次握手
TCP第二次握手捕获数据包相信信息，如下：
在该界面显示了第二次握手数据包的详细信息，其中位于TCP上面的信息与第一次握手时相近似，这里不做解释，重点看TCP协议部分，如下
Source Port: 6000(6000) #源端口号
Destination Port: 56678(56678) #目标端口号
Stream index: 0 #流节点号
TCP Segment Len: 0 #分段长度
Sequence number: 0 (relative sequence number) #序列号
Acknowledgment number: 1 (relative ack number) #确认编号,值为1
Header Length: 28 bytes #首部长度
.... 0000 0001 0010 = Flags: 0x012 (SYN，ACK) #标志位，此处为（SYN，ACK）
000. .... .... = Reserved: Not set
...0 .... .... = Nonce: Not set
.... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set
.... .0.. .... = ECN-Echo: Not set
.... ..0. .... = Urgent: Not set
.... ...1 .... = Acknowledgment: Not set #确认编号已设置
.... .... 0... = Push: Not set
.... .... .0.. = Reset: Not set
.... .... ..1. = Syn: Set #请求位
Expert Info (Chat/Sequence): Connection establish request (SYN): server port
6000 #专家信息
Connection establish request (SYN): server port 6000 #消息
Severity level: Chat #安全级别
roup: Sequence #组
.... .... ...0 = Fin: Not set #FIN标志位
Window size value: 8192 #窗口大小
Calculated window size: 8192 #估计的窗口大小
Checksum: 0x5bf8 [validation disabled] #校验和
Good Checksum: False
Bad Checksum: False
Urgent pointer: 0
Options: (8 bytes), Maximum segment size, No-Operation (NOP), No-Operation (NOP), SACK permitted #选项
Maximum segment size: 1460 bytes #最大段大小
Kind: Maximum Segment Size (2)
Length: 4
MSS Value: 1460
No-Operation (NOP) #无操作指令
Type: 1
0... .... = Copy on fragmentation: No
.00. .... = Class: Control (0)
...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)
No-Operation (NOP) #无操作指令
Type: 1
0... .... = Copy on fragmentation: No
.00. .... = Class: Control (0)
...0 0001 = Number: No-Operation (NOP) (1)
TCP SACK Permitted Option: True #TCP SACK允许选项
Kind: SACK Permitted (4)
Length: 2
SEQ/ACK analysis #序列号/确认编号分析
This is an ACK to the segment in frame: 1
The RTT to ACK the segment was: 0.002362000 seconds
iRTT: 0.002387000 seconds
以上描述的详细信息是服务器收到请求后，发给客户端的确认包（SYN+ACK）。根据以上描述，可以看到在该帧数据包中包含这个主机初始的序列号0，以及一个确认号1。这个确认号比之前那个数据包（1帧数据包）序列号大1，是因为该域是用来表示主机所期望得到的下一个序列号的值。
我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：
第二次握手TCP首部
2.3.第三次握手
TCP第三次握手捕获数据包相信信息，如下：
这里我们直接看重点的TCP协议部分
Source Port: 56678（56678） #源端口号
Destination Port: 6000(6000) #目标端口号
Stream index: 0 #流节点号
TCP Segment Len: 0 #分段长度
Sequence number: 1 (relative sequence number) #序列号
Acknowledgment number: 1 (relative ack number) #确认编号,值为1
Header Length: 20 bytes #首部长度
.... 0000 0001 0000 = Flags: 0x010 （ACK） #标志位，此处为（ACK）
000. .... .... = Reserved: Not set
...0 .... .... = Nonce: Not set
.... 0... .... = Congestion Window Reduced (CWR): Not set
.... .0.. .... = ECN-Echo: Not set
.... ..0. .... = Urgent: Not set
.... ...1 .... = Acknowledgment: Not set #确认编号已设置
.... .... 0... = Push: Not set
.... .... .0.. = Reset: Not set
.... .... ..0. = Syn: Set #请求位
.... .... ...0 = Fin: Not set #FIN标志位
Window size value: 64240 #窗口大小
Calculated window size: 64240 #估计的窗口大小
Window size scaling factor: -2 (no window scaling used) #窗口大小缩放比例因素
Checksum: 0x16cb [validation disabled] #校验和
Good Checksum: False
Bad Checksum: False
Urgent pointer: 0
SEQ/ACK analysis
This is an ACK to the segment in frame: 2
The RTT to ACK the segment was: 0.000025000 seconds
iRTT: 0.002387000 seconds
以上信息就是客户端向服务器发送的确认包。在以上信息中，序列号和确认号都是1。标志位中只设置了ACK，表示该数据包是一个确认包。这样就完成了TCP链接的建立阶段。此时没有Options字段。
我们将上面的信息，对应到TCP首部格式的每个字段，如下：
第三次握手TCP首部
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