wireshark网络抓包

由于图片和格式解析问题，可前往阅读原文

到这里已经讲了两个抓包工具的使用了，大家应该对抓包不是很陌生了。而wireshark相对于fiddler和charles更加偏向于网络层面的抓包或者说是一个网络封包分析工具。使用对象更适合于网络相关人员(网络管理员/相关运维等等)，目的用来截取网络通信，显示详细的封包资料。

wireshark可以用来检测网络环境、入侵侦测系统等网络层面的用处，相对于开发人员，可以用来分析一些基础的网络层面的基础，如HTTP协议、UDP协议、TCP/IP协议、ARP协议等对我们比较友好的网络协议，当然如果你熟练操作网络可以没有任何限制。

下载安装

:::tip
由于一些历史原因，wireshark已经是个免费软件，下载简单，功能强大，非常适合网络协议的学习和认识
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wireshark支持windows、macOS、Linux几个版本，基本上常见的操作系统都可以支持的，直接打开官网下载页面，选择适合自己的操作系统，下载即可，下载完后一路点击确定安装就可。这里作者是macOS，就安装了mac版，如无特殊备注，以下都以mac版本为基础介绍，其他大同小异。

下载后打开大概长这个样子，它可以捕获机器上所有物理网卡虚拟网卡的流量，选择一个网卡开始捕获

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菜单栏

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菜单栏这里只讲下统计，它相对来说更加实用。统计内部有好多不同维度的分组，可以从不同维度去查看统计信息，如：流量、TCP流、UDP多播、HTTP等等。统计需要数据才可以统计出结果，可以先抓取少量的包，点击内部的流量图可以很清晰的看到网络通信

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工具栏

当进来时会进入欢迎页面，可以选择指定的网络接口(本地、wifi)或直接点击左上角的鲨鱼图标开始抓包。

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以上看到已经抓取了大量的网络数据包，下面开看看工具栏的作用

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工具栏主要使用来控制抓包的，以上的图标按顺序依次是开始抓包、停止抓包、重新捕获、捕获选项(网卡、过滤器)、打开本地捕获文件、保存捕获文件、关闭捕获、重新加载捕获文件、搜索(过滤器)，基本上的图标控制按钮就这么简单，后面的都是对界面的一些控制，没什么说的，自己动手试试即可。

过滤器

当使用wireshark抓包时难免会有大量的抓包记录，而我们往往会针对某个网络包进行分析，而在这种大量数据下会严重影响到分析进度。为了避免其它数据造成的干扰，wireshark提供了过滤器来帮助过滤掉不必要的数据或只显示我们想要的数据。

过滤器分为捕获过滤器和显示过滤器，而捕获过滤器又可以对网络接口和协议相关的两个维度的过滤。显示过滤器主要是对抓取到的网络数据包进行过滤显示，其针对的显示方面的的过滤，而捕获过滤器则是从源头进行过滤。网络接口主要告诉wireshark要抓取哪个接口的网络数据包如：wifi、本地回环、以太网、虚拟网、蓝牙等等，协议方面的选项通常告诉其抓取什么协议、什么端口、ip等等，如：TCP协议、HTTP协议、广播、ip等等。

在进入wireshark时的欢迎页面就可以对进行不同的接口进行选择，双击接口就可以抓取了，不需要选择时，默认会抓取所有接口的数据，可以直接点击左上角的鲨鱼按钮开始抓取。

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除了在欢迎页选择不同的网络接口外，也可以在抓包页面上方的类似设置的按钮中，也可以选择不同的接口和详细的抓包选项，如下图：

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更详细过滤一些选项
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上面的过滤器我选择了抓取本地接口和端口为9999的数据包，这里我用Nodejs监听9999端口号开启了一个web服务，接着用curl请求这个地址：

➜ curl -I 192.168.3.2:9999 # 请求成功
HTTP/1.1 200 OK
X-Powered-By: Express
Set-Cookie: __ut=123456; Path=/
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 79
ETag: W/"4f-IdYGYravFqZ+6sBfe27/eQDuPDo"
Date: Sat, 22 Oct 2022 08:46:19 GMT
Connection: keep-alive
Keep-Alive: timeout=5

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现在看看当前的抓包情况，可以看到已经抓取到了，原地址和目标地址都是192.168.3.2本机局域网地址，还看到TCP协议、HTTP协议，如果现在只想分析HTTP协议的数据包呢，就可以用上显示过滤器了。设置它很简单，在记录上方的输入框即可过滤。如下图：显示http协议的请求。

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以上还可以再细分，可以结合多个过滤选项使用and/or进行连接过滤，如http请求的携带了query

http and http and http.request.uri.query.parameter

这里过滤选项不需要记下来，点击输入框前面的小图标，可以列出不同的选项，点击后可以在输入框中添加.进行属性的进一步过滤。除了这个内置的显示过滤外，可以点击菜单栏的放大镜按钮，也会显示出过滤的输入框。这里相对来说有了更广的过滤条件，可以使用显示过滤、正则搜索、十六进制、字符串等等，点击搜索即可，搜索后并不会将不在范围的记录隐藏掉，而知识将目标高亮而已。

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ARP协议

通过前面的学习你应该对wireshark这款软件的抓包基本功能有了了解，现在就来使用它来抓取数据包分析吧，本文会分别介绍ARP协议、TCP协议等网络协议，让我们以ARP协议开始吧。

在抓包开始前首先要明白什么是ARP协议，了解协议本身有助于我们抓取的准备和方向，这里简单的概述下。

ARP是地址解析协议，从协议层次角度是个网络层协议，功能角度是链路层协议，用来查询ip所对应的mac地址。在互联网通信中，主机与主机之间通信，都是通过OSI模型从上到下的协议将数据封装最终发送到目的主机，通常情况下我们常见的是对应主机的ip，然后就可以知道目标主机的位置了，但这只是表面上的，通信双方还需要知道双方的mac地址才能通信，没有mac地址就像快递只写了收件人姓名，却没有收件地址一样。

上层应用程序只关心ip地址而不关系mac地址，mac地址需要通过ARP协议获取目标主机地址，完成数据的封装。那么ARP协议是如何获取目标主机的mac地址的，假如这里有两台机器：p1的ip地址192.168.3.1，p2的ip地址192.168.3.2，当p1想和p2通信时，从OSI协议封装顺序发送方自顶向下封装数据，ARP从上层知道了p2的目标ip地址，然后封装ARP数据包，将自己的ip地址和mac地址和对方的ip和mac占位地址封装，然后通过以太网的广播形式发送出去，交换机、网关或路由器等设备接收到广播包后，会将数据发给同一局域网的其他主机，当不同的主机接受到广播包后，会判断自己是不是这个发送者寻找的ip，如果不是则会将包丢弃掉不做任何应答；而如果当前主机和目的ip一致的话，将会接受此包并将自己的mac地址封装进去，并以单播的形式回应发送主机方，发送主机方就会知道目标ip所对应的mac地址了；如果在局域网中没找到响应的主机，交换机等会继续向上发送数据包直到找到位置。

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上图简单的画了请求的过程：

发送方ARP广播发送数据包请求到交换机
交换机转发给局域网内的主机
不是目标ip的主机丢弃掉数据包，目标ip主机接收数据包
目标主机以单播的形式回应发送方

:::tip 小提示
在ARP请求广播过程中，途径的网关和其他接收到广播的主机虽然不是目标主机，但也会在自己的ARP缓存表中记住发送方的ip和mac地址，这是方便以后其他主机向目标主机通信。

当目标主机找到后，也会记住发送方的ip和mac地址，然后将自己的mac地址和ip地址封装数据后以单播的形式回应发送给发送方。
:::

接下来就用wireshark抓包看看实际的网络请求情况，这里一台机器的ip为192.168.3.8，现在让它请求网关192.168.3.1，这里使用linux的nmap扫描工具扫描网关。

首先先打开wireshark监听抓包，这里直接抓取所有的接口，在显示过滤器中输入ARP协议来过滤显示ARP协议的数据包。

nmap 192.168.3.1 # 然后会找到以下信息
# Starting Nmap 7.70 ( https://nmap.org ) at 2022-10-22 22:02 CST
# Nmap scan report for 192.168.3.1
# Host is up (0.0070s latency).
# Not shown: 972 closed ports
# PORT      STATE    SERVICE
# 3/tcp     filtered compressnet
# 53/tcp    open     domain
# 80/tcp    open     http
# ....arp -a # 查看ARP缓存表信息
# ➜ arp -a            
# _gateway (192.168.3.1) at dc:33:xx:xx:xx:07 [ether] on enp0s5  # 这里就是网关被找到了
# ? (192.168.3.2) at 38:f9:xx:xx:05:db [ether] on enp0s5

上面通过扫描工具扫描网关，再查看ARP缓存表中已经缓存了网关信息，接下来看看抓包情况：

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ARP请求：
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ARP应答：
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从抓包数据可以看到，首先Apple(192.168.3.8)主机以广播的形式发送数据包，ARP请求数据包中有自己的Send MAC address、ip address还有目标主机的ip192.168.3.1和mac地址00:00:00:00:00:00(这里0表示坑位待目标填写)，携带信息Who has 192.168.3.1? tell 192.168.3.8。当Huawei(网关192.168.3.1)接受到Apple发送来的数据包后，将自己的mac地址封装仅需其他的保持不变，再以单播的形式发送ARP Reply数据包，携带信息192.168.3.1 at xx:xx:xx:xxx，这样在Apple接收到数据包后就知道了目标的Mac地址了，就可以进行数据发送了。

这里简单说下ARP数据包中一些字段：

Hardware type：硬件类型(标识链路层协议)
Protocol type：协议类型(标识网络层协议)
Hardware size：硬件地址大小(标识mac地址长度)，这里是6字节，48bit
Protocol size：协议地址大小(表示ip地址长度)，这里是4字节，32bit
Opcode：操作码(表示ARP请求类型)，1表示请求，2表示应答
Sender Mac address：发送者mac地址
Sender IP address：发送者ip地址
Target MAC address：目标mac地址
Target IP address：目标ip地址

以上便是ARP协议的基本原理，通过nmap扫描工具，再用wireshark进行抓包分析后应该已经对ARP协议不陌生了，基本就是一问一答简单形式。当然这里主要还是讲wireshark怎么抓取ARP数据包，来理解ARP的简单概念，至于ARP的更详细的概念可以看看其他文章，如果没有后面也会更新相关文章。

TCP协议

TCP协议是基于字节流面向连接、可靠的、全双工的单播协议，在通信前必须建立连接，也就是常说的三次握手，然后会断开进行四次挥手。我们来先了解下TCP头部。

源端口、目标端口：TCP里没有源IP和目的IP，这是IP层协议的事情，源IP、源端口、目标IP、目标端口构成了TCP四元组，一个四元组可以标识一个连接。
序列号：用于确认包的的顺序，序列号加上报文长度，用于确定传输的是哪一段数据。
确认号：TCP使用确认号来告知对方下一个期望接受的序列号
标志位：用来发起连接同步初始序列号，有些用来确认数据包，还有用来结束连接的
- SYN：用于发起连接数据包同步初始序列号
- ACK：确认数据，只有当ACK=1时有效
- RST：强制断开连接
- FIN：告知对方数据发送完毕，准备断开连接
- PSH：告知对方数据包收到后马上交给应用层，不能缓存
窗口大小：用来控制对方发送的数据量

更多TCP的详细内容请查看我的「TCP协议」一文

上面简单的介绍了TCP头部部分信息，TCP的连接由发送SYN开始，结束时通过FIN断开连接。下面我们就通过wireshark进行抓包分析。因为HTTP请求也是基于TCP协议的，这里以HTTP请求为例展开三次握手和四次挥手的细节。

这里开启一个node服务作为web服务器：

const express = require("express")
const app = express()
const port = process.env.PORT || 9999app.use(async (req, res, next) => {res.setHeader("connection", "close")res.json({url: req.url,...req.headers,...req.query})
})app.listen(port, () => {console.log(`Server is running on port ${port}`)
});

wireshark我们选择本地回环地址网卡接口，端口选择9999
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三次握手

这里使用curl发起服务请求

➜  curl http://localhost:9999
{"url":"/","host":"localhost:9999","user-agent":"curl/7.64.1","accept":"*/*"}%

看下抓包情况：
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从上图抓包记录可以将记录分为三部分：①TCP三次握手连接，②HTTP请求相关，③TCP四次挥手

下面这张图概况了三次握手的摘要
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抓包记录：
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这里看出两端通信的端口为54987(终端)和9999(服务器)，终端发送SYN类型请求，指明客户端的初始化序号为0，这里的0位相对值，其真实性值为3059428279，并告诉下次的序列号为1，如下图：
服务端接收到客户端的SYN数据包后，发送自己的应答SYN包，并指定自己的序列号0(真实值3338838224)，并将客户端的序列号+1发送ACK=1确认包(acknumber=3059428280)，并告诉下次序列号为1，如下图：
客户端接收到了服务端的SYN数据包和ACK包后，也将服务端的SYN+1(acknumber = 3338838225)作为ACK数据包发送给服务端，就完成了三次握手

至于ACK值不断加1是为了标识数据包保证接收方的顺序性，因为发送时数据可能乱序，在收到数据后，TCP不会直接把数据交给上层，而会做一个缓存，直到传输完毕将包按顺序组装在上交给应用层。

三次握手的简单理解：
第一次：客户端发送数据到服务端，服务端接收到后知道客户端的发送能力没问题
第二次：服务端发送数据到客户端，客户端接接收后知道服务端的接收能力正常，发送能力也没问题
第三次：客户端再发送数据到服务端，服务端接收后知道客户端的接收能力没问题

通过三次握手两端都知道了对方发送和接收没有问题，之后就可以正常通信了。

四次挥手

当客户端请求毕后就会断开连接，由于为了提高传输效率http使用keep-alive会在一定时间内保持TCP的连接，这里设置HTTP头部connection=close表示请求完毕后立即断开连接。

来看回收抓包记录：
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在客户端请求完毕后会发送FIN报文给服务端，包含自己的序列号seq=79和ack=125来确认对方最近一次发送的数据，然后表示我没有其他请求了，这时客户端进入FIN_WAIT1状态
服务端接收到数据包后，发送包含自己的seq=125和ack=80的ACK报文给客户端，表示我知道了，并通知上层应用另一端发起了关闭操作，此时服务端并不会立马发起关闭操作，也就是发送服务端的FIN报文，此时服务端进入CLOSE_WAIT状态，客户端进入FIN_WAIT2状态
等一会时间服务端再发送包含seq=125，ack=80的FIN报文和ACK报文并期待下一次的ACK序列号为126，表示可以断开连接了，服务端进入LAST_ACK状态
客户端接收到后会在发送ack=126的ACK报文，最后断开连接，此时客户端进入TIMED_WAIT状态，服务端将会进入CLOSED状态，最后再等2MSL(Maximum Segment Lifetime)客户端也进入CLOSED状态

通过上面的分析已经对四次挥手有了更深理解了，下面再画个图总结下
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以上就是TCP挥手的基本原理了。这里解释一下两个问题：

为什么挥手要四次，而握手是3次？
因为握手时服务端直接确认连接不需要等待，所以发送SYN+ACK数据包。而挥手时服务端接受到了客户端的FIN包后，知道客户端没有请求了但还可以继续接受数据包，服务端也并不能立马关闭连接，因为服务端此时可能数据并没有发送完毕，需要等待发送完毕后才会主动发送FIN包请求断开。
为什么客户端挥手后发送了ACK包还要等2MSL段时间才会进入CLOSED状态？
这是因为当客户端发送了ACK报文后，有可能有丢失的包的可能，这导致服务端还没有收到客户端的ACK报文，会认为自己发的FIN报文可能客户端没有收到，于是会再发一个给客户端，客户端会再发送ACK报文，重新计时2MSL，等服务端接收到ACK报文后，则不会再发送FIN报文，2MSL时间段后客户端正式进入CLOSED状态。