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标签：「IP首部」「UDP首部」「UDP」 作者： 审校：
笔者最近了解了一下Python相关的内容，发现网络编程部分非常容易能够创建一个UDP本地服务器，正好可以用来分析一下UDP的请求和响应。在本篇文章中，笔者将给大家介绍下IP、UDP的部分内容。
OSI、IP、UDP 简介
聊到网络协议，我们常常会想到（Open System Interconnection 开放式系统互联）七层模型、，她位于OSI、TCP/IP协议簇哪一层等问题。
如下图OSI七层模型及对应的TCP/IP协议簇所示。
- （User Datagram Protocol 用户数据报协议）位于OSI中的第四层（传输层）。位于TCP/IP协议簇中的第四层（TCP or UDP）。
- （Internet Protocol 网络协议）OSI中的第三层（网络层），位于TCP/IP协议簇中的第三层（IP）。
下图 是OSI七层模型及对应的TCP/IP 协议簇
User Datagram Protocol (UDP)
UDP is also a transport-layer protocol and is an alternative to TCP. It provides an unreliable datagram connection between applications. Data is transmitted link by link; there is no end-to-end connection. The service provides no guarantees. Data can be lost or duplicated, and datagrams can arrive out of order.
UDP也是传输层协议，是TCP的替代方案。
它在应用程序之间提供不可靠的数据报连接。 数据通过链接传输; 没有端到端的连接。 （这里我的理解是不需要建立连接）该服务不保证可靠传输。 数据可能丢失或重复，数据报可能无序到达。
Internet Protocol (IP)
In terms of the OSI model, IP is a network-layer protocol. It provides a datagram service between applications, supporting both TCP and UDP.
在OSI模型的中，IP是网络层协议。 它在应用程序之间提供数据报服务，支持TCP和UDP。
IP数据包首部及UDP首部
创建本地UDP服务器、客户端
笔者在前文提到了要用Python创建一个本地UDP服务器，并且分析UDP的请求及响应过程。这里笔者使用的是PythonIDE、Mac自带的终端简单创建了一个本地UDP服务端和客户端；
请求响应过程为：
-> 启动服务端 -> 启动客户端和服务端建立连接 -> 客户端向服务端发送数据'A' -> 服务端收到数据向客户端发送'ABCD'。 -> 使用Wireshark对整个请求响应过程进行数据分析。所用的Python代码如下：
- Python IDE作为服务端使用如下代码，UDP服务端代码：
Python 3.7.1 (v3.7.1:260ec2c36a, Oct 20 2018, 03:13:28) [Clang 6.0 (clang-600.0.57)] on darwinType "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.>>> from socketserver import BaseRequestHandler, UDPServer>>> class handleRequest(BaseRequestHandler): def handle(self): print('Got connection from', self.client_address) msg, sock = self.request print('RequestMessage:',msg) resp = 'ABCD' print('Response:',resp) sock.sendto(resp.encode('ascii'), self.client_address) >>> if __name__ == '__main__': serv = UDPServer(('', 20000), handleRequest) serv.serve_forever()复制代码 - 终端作为客户端，使用如下代码，UDP客户端代码：
from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAMs = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)s.sendto('A', ('localhost', 20000))复制代码 示意图如下：
抓包并进行分析
笔者结合着IP和UDP的首部示意图，及Wireshark的请求及响应进行了如下分析：
在分析数据传输过程之前，笔者先对下边会用到的名词及工具做个简单说明：
-
字节即byte，比特即bit，1个字节（byte）=8个比特（bit）。 -
ASCII码：是基于的一套电脑编码系统，主要用于显示现代和其他语言。它是现今最通用的单编码系统。
-
举个例子'A'的ASCII码为0x41 基本的16进制、2进制、10进制之间的转换： -> 16进制0x41 -> 对应2进制为 0100 0001 -> 对应10进制为4 * 16 + 1 = 65
-
下图是
请求的示意图，可见数据部分是0x41表示的是十进制的65，即'A'的ASCII码。 -
下图是
响应的示意图，可见数据部分是0x41424344表示的是十进制的65 66 67 68，即'ABCD'的ASCII码。
- 下图标识的是
IP协议所使用的版本，0100表示的是4即IPv4
- 下图标识的是
IP的首部长度，0101表示十进制5，不过这里我们看到Header Length 为20字节，原因是，Head Length的单位是4字节。（即5 * 4 字节 = 20 字节）。首部长度的最大值为1111即15，首部长度的最大值为15 * 4字节 = 60字节。
-
服务类型部分，优先级标志位和服务类型标志位，被路由器用来进行流量的优先排序。笔者目前不清楚用意，暂不做解释说明。 -
下图为
Total Length（总长度）显示为001d，16进制的d为13，即13 + 16 = 29。指IP首部和数据报中数据之后的长度，单位为字节。总长度为16位，因此数据报的最大长度为216 - 1 = 65535字节。
- 下图为
标识符，一个唯一的标识数字，用来识别一个数据报或者被分片数据包的次序。目前笔者对此并不了解，暂不做解释。
-
下图为
标记和分段偏移。 -
标记：用来标识一个数据报是否是一组分片数据包的一部分。Flags：0x0000，- 其中Reserved bit 为0 占用
1比特； - DF（Don’t Fragment）为0，占用
1比特；代表不分片； - MF（More Fragemnt）为0，占用
1比特，MF为0，如果在分片的情况下，代表这是若干分片中的最后一个； 分片偏移为0，占用13比特；0 0000 0000 0000
- 其中Reserved bit 为0 占用
-
分段偏移：一个数据包是一个分片，这个域中的值就会被用来将数据报以正确顺序重新组装。目前笔者对此并不了解，暂不做解释。 -
下图为
Time to live （存活时间），用来定义数据报的生存周期，以经过路由器的条数/秒数 进行秒数。目前笔者对此并不了解，暂不做解释。占用8个比特，16进制0x40即十进制64。
- 下图为
协议，用来识别在数据包序列中上层协议数据类型。占用8个比特，16进制0x11即十进制17。代表UDP。
- 下图为
首部校验和，一个错误检测机制，用来确定IP首部的内容有没有被损坏或者篡改。占用16个比特。
- 下图为
源IP地址，即发出数据报的主机的IP地址。占用32个比特。16进制的0x7f代表的127，0x7f00 0001 表示127.0.0.1
- 下图为
目的IP地址，数据报目的地的IP地址。占用32个比特。16进制的0x7f代表的127，0x7f00 0001 表示127.0.0.1。
上述内容就是IP的数据报首部的相关分析，下边笔者将给大家介绍下UDP的首部的相关内容：
- 如下图
UDP的首部所示，UDP的首部占用64比特，即8个字节。
- 下图表示
UDP的源端口，占用16比特。16进制为0x f432即为十进制的62514。
- 下图表示
UDP的目标端口，占用16比特。16进制为0x 4e20即为十进制的20000。
- 下图表示
UDP数据报的字节长度，表示数据报的字节长度。长度占用UDP首部16比特。16进制为0x 0009即为十进制的9（因为UDP首部长度占8个字节，加上传输了一个数据'A'占用1个字节，共9字节）。
- 下图表示
UDP数据报的校验和，用来确保UDP首部和数据到达时的完整性。校验和占用UDP首部16比特，16进制为0x fe1c。目前笔者对这个值并不了解，暂不做解释。
- 最后，传输的
数据，包含被UDP封装进去的数据，包含应用层协议头部和用户发出的数据，我们传输的'A'，如下图，显示为16进制的0x41即十进制的65。
参考内容：
- Wireshark数据包实战讲解
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