传输层协议分析--第4关:UDP 包分析

2023-12-20 09:58:54
任务描述

本关任务:能够掌握简单的 UDP 包分析。

相关知识

为了更好掌握本章内容,你需要了解的有:

  1. UDP 报文的简介;
  2. UDP 报文格式;
  3. Wireshark 软件中的 UDP 抓包分析。
UDP 简介

UDP(User Datagram Protocol),用户数据报协议,是 OSI(Open System Interconnection,开放式系统互联) 参考模型中一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。 UDP 协议与 TCP 协议一样用于处理数据包,在 OSI 模型中,两者都位于传输层,处于 IP 协议的上一层。UDP 有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点,也就是说,当报文发送之后,是无法得知其是否安全完整到达的。

许多应用只支持 UDP ,它不产生任何额外的数据,即使知道有破坏的包也不进行重发。当强调传输性能而不是传输的完整性时,如音频和多媒体应用,UDP 是最好的选择。数据传输时间很短,以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下,UDP 也是一个好的选择。

UDP 报文格式

UDP 首部有 8 个字节,由 4 个字段构成,每个字段都是两个字节:

  1. 源端口: 源端口号,需要对方回信时选用,不需要时全部置 0 ;
  2. 目的端口:目的端口号,在终点交付报文的时候需要用到;

注:端口是用来指明数据的来源(应用程序)以及数据发往的目的地(同样是应用程序)。字段包含了 16 比特的 UDP 协议端口号,它使得多个应用程序可以多路复用同一个传输层协议及 UDP 协议,仅通过端口号来区分不同的应用程序。

  1. 长度:UDP 的数据报的长度(包括首部和数据)其最小值为 8(只有首部)。字段记录了该 UDP 数据包的总长度(以字节为单位),包括 8 字节的 UDP 头和其后的数据部分。最小值是 8(报文头的长度),最大值为 65535 字节;
  2. 校验和:检测 UDP 数据报在传输中是否有错,有错则丢弃。它的值是通过计算 UDP 数据报及一个伪包头而得到的。校验和的计算方法与通用的一样,都是累加求和。
UDP 校验和的计算
原理

对发送方的 UDP 报文段的所有 16 比特字的和进行反码运算,当求和遇见溢出的时候,进行回卷(回卷的补充在下面),得到的结果放在 UDP 报文段中的检验和字段。 ######UDP 校验的所需信息 (1)UDP 伪首部:源 IP + 目的 IP + Byte 0 + Byte17 + UDP 长度,目的是让 UDP 两次检查数据是否以及正确到达目的地,只是单纯为了做校验用; (2)UDP 首部:该长度不是报文的总长度,而是 UDP(包括 UDP 头和数据部分)的总长度; (3)UDP 的数据部分。 ######计算步骤 (1)把伪首部添加到 UDP 上; (2)计算初始时将校验和字段添零; (3)把所有位划分为 16 位( 2 字节)的字; (4)把所有 16 位的字相加,如果遇到进位,则将高于 16 字节的进位部分的值加到最低位上; (5)将所有字相加得到的结果应该为一个 16 位的数,将该数按位取反则可以得到校验和。

在计算校验和的时候,需要在 UDP 数据报之前增加 12 字节的伪首部,伪首部并不是 UDP 真正的首部。只是在计算校验和,临时添加在 UDP 数据报的前面,得到一个临时的 UDP 数据报。校验和就是按照这个临时的 UDP 数据报计算的。伪首部既不向下传送也不向上递交,而仅仅是为了计算校验和。这样的校验和,既检查了 UDP 数据报,又对 IP 数据报的源 IP 地址和目的 IP 地址进行了检验。

Wireshark 中 UDP 抓包分析

打开 Wireshark 抓包软件,开始抓包。停止抓包后在过滤窗口输入 UDP 进行过滤操作。

无论多大包,从 UDP 协议这一层级来说,并没有分为多个 UDP 包。在试验中,当包的长度达到 10153 时,接收端根本无法接收到发送的包(发送方并不能得到是否接收成功的消息)。

UDP 与 TCP 对比

UDP 和 TCP 协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。TCP 协议中包含了专门的传递保证机制,当数据接收方收到发送方传来的信息时,会自动向发送方发出确认消息。发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息,否则将一直等待直到收到确认信息为止。与 TCP 不同,UDP 协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据包的丢失,协议本身并不能做出任何检测或提示。因此,通常人们把 UDP 协议称为不可靠的传输协议。

  1. TCP是面向连接的传输控制协议,而UDP提供了无连接的数据报服务,TCP具有高可靠性,确保传输数据的正确性,不出现丢失或乱序;
  2. UDP在传输数据前不建立连接,不对数据报进行检查与修改,无须等待对方的应答,所以会出现分组丢失、重复、乱序,应用程序需要负责传输可靠性方面的所有工作;
  3. UDP具有较好的实时性,工作效率较TCP协议高;
  4. UDP段结构比TCP的段结构简单,因此网络开销也小;
  5. TCP协议可以保证接收端毫无差错地接收到发送端发出的字节流,为应用程序提供可靠的通信服务。对可靠性要求高的通信系统往往使用TCP传输数据。
操作要求

双击打开桌面上的工作区文件夹”workspace”,再打开实训文件夹”myshixun”,并打开其中的文件message-4.txt,将查询的信息保存到文件message-4.txt。具体要求如下:

(1)打开 Wireshark,加载实训文件夹中的http-ethereal-trace-5文件,筛选 UDP 数据包;

(2)从跟踪中选择一个 UDP 数据包。打开该数据包,查看 UDP 标头中的四个字段的名称,并将这四个字段的名称写入 txt 文件(用“;”分隔);

(3)UDP 标头的四个字段总共有多少字节,将信息写入 txt 文件;

(4)从 IPV4(Internet Protocol Version4)中找到 UDP 的协议号是多少,将信息写入 txt 文件;

message-4.txt

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_66047907/article/details/135082630
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