一、数据链路层

1.熟悉 Ethernet 帧结构

使用 Wireshark 任意进行抓包，熟悉 Ethernet 帧的结构，如：目的 MAC、源 MAC、类型、字段等

如图，红色标注部分分别是目的 MAC、源 MAC、字段等，可以看出帧的基本结构

2.了解子网内/外通信时的 MAC 地址

ping 你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark 抓这些包（可使用 icmp 关键字进行过滤以利于分析），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？

然后 ping qige.io （或者本子网外的主机都可以），同时用 Wireshark 抓这些包（可 icmp 过滤），记录一下发出帧的目的 MAC 地址以及返回帧的源 MAC 地址是多少？

经过以上操作，你会发现：
访问本子网的计算机时，目的 MAC 就是该主机的
访问非本子网的计算机时，目的 MAC 是网关的
原因就是子网内部的通信不需要经过网关进行，可以直接在两台主机间，而如果访问子网外的主机，就需要第一步通过网关这个出口，出到子网外。

3.掌握 ARP 解析过程

1.为防止干扰，先使用 arp -d * 命令清空 arp 缓存
2.ping你旁边的计算机（同一子网），同时用 Wireshark抓这些包（可 arp 过滤），查看 ARP 请求的格式以及请求的内容，注意观察该请求的目的 MAC 地址是什么。再查看一下该请求的回应，注意观察该回应的源 MAC 和目的 MAC 地址是什么。
3.再次使用 arp -d * 命令清空 arp 缓存
4.然后 ping qige.io（或者本子网外的主机都可以），同时用Wireshark抓这些包（可arp过滤）查看这次 ARP 请求的是什么。

通过以上的操作，你应该会发现，

ARP 请求都是使用广播方式发送的
如果访问的是本子网的 IP，那么 ARP 解析将直接得到该 IP 对应的 MAC；如果访问的非本子网的 IP， 那么 ARP 解析将得到网关的 MAC。
原因：当本机访问的是本子网的计算机，数据包无需离开本通信子网， ARP 解析将也是在本子网里进行，所以ARP解析得到是对方主机的MAC物理地址；
当本机访问的是非本子网的计算机，也就是说此时有两个不同通信子网的主机之间需要通信，数据包就需要离开本通信子网，这里就涉及到数据包在两个通信子网的传输，传输数据要离开本通信子网，ARP 解析就势必要经过网关，因此，该ARP 解析得到的目的MAC物理地址就是本网关的物理地址。

二、网络层

1.熟悉 IP 包结构

使用 Wireshark 任意进行抓包（可用 ip 过滤），熟悉 IP 包的结构，如：版本、头部长度、总长度、TTL、协议类型等字段。

由图抓包结果可以看出版本是4、头部长度：20个字节、总长度：78、TTL为128、协议是UDP协议
为提高效率，我们应该让 IP 的头部尽可能的精简。但在如此珍贵的 IP 头部你会发现既有头部长度字段，也有总长度字段。请问为什么？

原因：便于传输时的识别IP总长度，节省时间，当长度超过1500B时就会被返回链路层进行分段3

2.IP 包的分段与重组

根据规定，一个 IP 包最大可以有 64K 字节。但由于 Ethernet 帧的限制，当 IP 包的数据超过 1500 字节时就会被发送方的数据链路层分段，然后在接收方的网络层重组。

缺省的，ping 命令只会向对方发送 32 个字节的数据。我们可以使用 ping 202.202.240.16 -l 2000 命令指定要发送的数据长度。此时使用 Wireshark 抓包（用 ip.addr == 202.202.240.16 进行过滤），了解 IP 包如何进行分段，如：分段标志、偏移量以及每个包的大小等

通过抓包发现，原本一个2000字节的IP包，在发送的时候成了两个，形成了两个帧在数据链路层传输，这就是IP包的分段，重组也在接收方的网络层进行

3.考察 TTL 事件

在 IP 包头中有一个 TTL 字段用来限定该包可以在 Internet上传输多少跳（hops），一般该值设置为 64、128等。

在验证性实验部分我们使用了 tracert 命令进行路由追踪。其原理是主动设置 IP 包的 TTL 值，从 1 开始逐渐增加，直至到达最终目的主机。
请使用 tracert www.baidu.com 命令进行追踪，此时使用 Wireshark 抓包（用 icmp 过滤），分析每个发送包的 TTL 是如何进行改变的，从而理解路由追踪原理。


从抓包过程中我们不难看出，TTL随着跳数的增加，在不断减少
问题：在 IPv4 中，TTL 虽然定义为生命期即 Time To Live，但现实中我们都以跳数/节点数进行设置。如果你收到一个包，其 TTL 的值为 50，那么可以推断这个包从源点到你之间有多少跳？
因为TTL初始值满足的是2的整次方幂，这就不难推出之前经历了多少跳

三、传输层

1.熟悉 TCP 和 UDP 段结构

1.用 Wireshark 任意抓包（可用 tcp 过滤），熟悉 TCP 段的结构，如：源端口、目的端口、序列号、确认号、各种标志位等字段。
2.用 Wireshark 任意抓包（可用 udp 过滤），熟悉 UDP 段的结构，如：源端口、目的端口、长度等。

由图中可以看出这个tcp包的源端口号是49791，目的端口是80

由图中可以看出，这个udp包的源端口是2007，目的端口是2008，长度为28个字节等信息

2.分析 TCP 建立和释放连接

1.打开浏览器访问 qige.io 网站，用 Wireshark 抓包（可用 tcp 过滤后再使用加上 Follow TCP Stream），不要立即停止 Wireshark 捕获，待页面显示完毕后再多等一段时间使得能够捕获释放连接的包。
2.请在你捕获的包中找到三次握手建立连接的包，并说明为何它们是用于建立连接的，有什么特征。
3.请在你捕获的包中找到四次挥手释放连接的包，并说明为何它们是用于释放连接的，有什么特征。
三次握手如下：

Follow TCP Stream追踪结果：

三次握手的标志位：
客户端发送数据， 序列号seq：标记数据段的顺序。
客户点请求建立连接，确认号ack：期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。
服务端同意建立请求，回复确认。 确认ACK：占1位，仅当ACK=1时，确认号字段才有效。ACK=0时，确认号无效。
连接建立完成。 同步SYN：连接建立时用于同步序号。
终止FIN：用来释放一个连接。FIN=1表示：此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放运输连接
所以三次握手如下：

问题
1.去掉 Follow TCP Stream，即不跟踪一个 TCP 流，你可能会看到访问 qige.io 时我们建立的连接有多个。请思考为什么会有多个连接？作用是什么？
答：Follow TCP Stream是对ip A port A和ip B port B的对应，加上src/dst的转换。
用tsp过滤了抓包之后，由于存在多个tcp连接，因此会出现多个包，从而不能一下子找到自己想要的包。因此需要分清楚抓到的包是否包含了多个tsp连接的数据。然后找到正确的连接，再使用follow tcp stream功能进行对于TCP流的跟踪。
2.我们上面提到了释放连接需要四次挥手，有时你可能会抓到只有三次挥手。原因是什么？.
答：在最终的数据交换有四次，其中第二次和第三次可以合并,当出现这种情况时就只能抓到三个包。

四、应用层

1.了解 DNS 解析

1.先使用 ipconfig /flushdns 命令清除缓存，再使用 nslookup qige.io 命令进行解析，同时用 Wireshark 任意抓包（可用 dns 过滤）。
ipconfig /flushdns 命令清除缓存

nslookup qige.io 命令进行解析

用wireshark进行抓包，进行对比我们可以发现


当前计算机使用 UDP，向默认的 DNS 服务器的 53 号端口发出了查询请求，而 DNS 服务器的 53 号端口返回了结果。
== DNS 查询和应答的相关字段的含义==

问题
你可能会发现对同一个站点，我们发出的 DNS 解析请求不止一个，思考一下是什么原因？
答：因为我们访问的网址只有一个域名，但是并不只有一台服务器主机，因此每一台服务器的IP地址不同，但他们的域名都是相同的。因此发出的解析请求是分散给不同服务器。

2.了解 HTTP 的请求和应答

1.打开浏览器访问 qige.io 网站，用 Wireshark 抓包（可用http 过滤再加上 Follow TCP Stream），不要立即停止 Wireshark 捕获，待页面显示完毕后再多等一段时间以将释放连接的包捕获。
2.请在你捕获的包中找到 HTTP 请求包，查看请求使用的什么命令，如：GET, POST。并仔细了解请求的头部有哪些字段及其意义。
3.请在你捕获的包中找到 HTTP 应答包，查看应答的代码是什么，如：200, 304, 404 等。并仔细了解应答的头部有哪些字段及其意义。

这里有一个200http代码，表示OK，即访问成功
问题
刷新一次 qige.io 网站的页面同时进行抓包，你会发现不少的 304 代码的应答，这是所请求的对象没有更改的意思，让浏览器使用本地缓存的内容即可。那么服务器为什么会回答 304 应答而不是常见的 200 应答？
答：服务器对于浏览器的第一次应答对于浏览器来说已经有了缓存，因此浏览器第二次发送请求的时候，服务器会回复浏览器上次请求的资源现在在缓存里，因此服务器根据浏览器传来的时间发现和当前请求资源的修改时间一致，应答304，表示不再重新传送。