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数据包分析技术与网络基础

发布时间:2022/10/1 16:04:47

1,数据包分析与数据包嗅探器

  • 数据包分析,通常也被称为数据包嗅探或协议分析,指的是捕获和解析网络上在线传输数据的过程。
  • 数据包分析过程通常由数据包嗅探器来执行,而数据包嗅探器则是一种用来在网络媒介上捕获原始传输数据的工具。
  • 数据包分析技术的应用:
    1. 了解网络特征。
    2. 查看网络上的通信主体。
    3. 确认谁或是那些应用在占用网络带宽。
    4. 识别网络使用高峰时间。
    5. 识别可能的攻击或恶意活动。
    6. 寻找不安全以及滥用网络资源的应用。

1.1,数据包嗅探器工作过程

  • 数据包嗅探过程中涉及软件和硬件之间的协作。可分为3个步骤。
    • 收集
      • 数据包嗅探器从网络线缆上收集原始二进制数据。
    • 转换
      • 将捕获的二进制数据转换成可读形式。
    • 分析
      • 对捕获和转换后的数据进行真正的深入分析。

2,网络通信原理

2.1,协议

  • 常见的网络协议包括传输控制协议TCP),互联网协议IP),地址解析协议ARP)和动态主机配置协议DHCP)。协议栈是由一组协同工作网络协议的逻辑组合而成的。
  • 协议的作用
    • 发起连接
      • 是由客户端还是服务器发起连接?在真正通信之前必须要交换哪些信息?
    • 协商连接参数
      • 通信需要进行协议加密吗?加密密钥如何在通信双方进行传输?
    • 数据格式
      • 通信数据在数据包中如何排列?数据在接收设备时以什么样的顺序进行处理?
    • 错误检测与校正
      • 当数据包花费过程时间才到达目的地时该如何处理?当客户端暂时无法和服务器建立通信时,该如何恢复连接?
    • 连接终止
      • 一台主机如何告知另一台主机通信已经结束?为了礼貌地终止通信,应该传送什么样的最终信息?

2.2,七层OSI参考模型

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  • 应用层Application layer
    • OSI参考模型的最上层,为用户访问网络资源提供一种手段。这通常是唯一一层能够由最终用户看到的协议,因为它提供的接口,是最终用户所有网络活动的基础。
  • 表示层Presentation layer
    • 将接收到的数据转换成应用层可以读取的格式。
    • 在表示层完成的数据编码与解码取决于发送与接收数据的应用层协议。
    • 表示层同时进行用来保护数据的加密与解密等操作。
  • 会话层Session layer
    • 管理两台计算机之间的对话,负责在所有通信设备之间建立,管理和终止会话连接。
    • 负责以全双工或半双工的方式来创建会话连接。
  • 传输层Transport layer
    • 为较低层提供可靠的数据传输服务。通过流量控制,分段/重组,差错控制等机制,传输层确保网络数据端到端的无差错传输。
    • 传输层同时提供了面向连接和无连接的网络协议。某些防火墙和代理服务器也在这一层工作。
  • 网络层Network layer
    • 负责数据在物理网络中的路由转发,是最复杂的OSI层之一。
    • 负责处理数据包分片和一些情况下的错误检测。路由器在这一层工作。
  • 数据链路层Data link layer
    • 提供了通过物理网络传输数据的方法,其主要目的是提供一个寻址方案,可用于确定物理设备(如MAC地址)。
    • 交换机和网桥是工作在数据链路层的物理设备。
  • 物理层Physical layer
    • 定义了所有使用的网络硬件设备的物理和电气特征,包括电压,集线器,网络适配器,中继器和线缆规范等。

2.3,OSI参考模型各个层次上的典型网络协议

层次协议
应用层HTTP,SMTP,FTP,Telnet
表示层ASCII,MPEG,JPEG,MIDI
会话层NetBIOS,SAP,SDP,NWlink
传输层TCP,UDP,SPX
网络层IP,IPX
数据链路层Ethernet,Token Ring,FDDI,AppleTalk

2.4,OSI参考模型中的数据流向

  • 网络上传输的初始数据首先从传输网络的应用层开始,沿着OSI参考模型的七层逐层向下,直到物理层。在这一层传输网络物理媒介会将数据发送到接收系统。接收系统从它的物理层获取到传输数据,然后向上逐层处理,直到最高的应用层。

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  • OSI模型中的每层都只能直接与它的上层或下层协议通信。
  • 在OSI模型任意层上,由不同协议提供的服务都不是多余的,如果某层上的一个网络协议提供了一种服务,那么其他任何层上的协议都不会提供与之完全相同的服务。
  • 在对应层次上,发送和接收的网络协议是相互配合的。

2.5,数据封装

  • 数据封装过程将创建一个协议数据单元PDU),其中包括正在发送的网络数据,以及所有增加的头部与尾部协议信息。随着网络数据沿着OSI参考模型向下流动,PDU逐渐变化,增长,各层协议均将其头部或尾部信息添加进去,直到物理层时达到其最终形式,并发送给目标计算机。接收计算机收到PDU后,沿着OSI参考模型往上处理时,逐层剥去协议头部和尾部,当PDU到达OSI参考模型的最上层时,将只剩下原始传输数据。
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  • 注意:OSI参考模型使用特别的术语来描述每一层的数据。物理层叫比特数据链路层叫帧网络层叫数据包传输层叫数据段。最上面的三层可以统称数据。

2.6,网络硬件

1,集线器

  • 集线器一般是一个提供了多个RJ-45端口的机盒。
  • 因为集线器产生很多不必要的网络流量,并仅在半双工模式下运行,所以现在以基本淘汰(使用交换机代替)。
  • 工作在OSI参考模型物理层上的转发设备。它从一个端口接收到数据包,然后将数据包传输到设备的每一个端口上。

2,交换机

  • 工作在OSI参考模型的数据链路层上。
  • 交换机将每个连接设备的2层地址都存储在一个CAMContent Addressable Memory内容寻址寄存器)表中。当一个数据包被传输时,交换机读取数据包中的第2层协议头部信息,并使用CAM表作为参考,决定往那个或那些端口发送数据包。交换机仅仅将数据包发送到特定端口上,从而大大降低了网络流量。

3,路由器

  • 路由器工作在OSI参考模型的第3层,负责在两个或多个网络之间转发数据包。路由器在网络间引导数据包的流向,这一过程被称为路由。
  • 几种不同类型的路由协议定义了不同目的的数据包如何被路由到其他网络。路由器通常使用第3层地址(如IP地址)来唯一标识网络上的设备。
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