Wireshark与设备解析字节不一致问题

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一、     问题

对于一个PCAP包，用Wireshark的Conversions统计的包字节数（图1），与设备解析得到的字节数（图2）不一致，设备解析后的字节数比Wireshark的字节数要少，但是包数是相同的。

图1：原始数据包wireshark 会话统计截图

 

图2：设备抓取数据包wireshark 会话统计截图

 

二、     问题的原因

不是丢失包而导致的字节问题，因为包数并没有减少，只是字节减少了。具体原因是用Wireshark抓包抓出来的数据会对不满60字节的数据都做了填充，保证满60字节，如下图：

而设备的流量引擎将这些填充数据数据都去掉了，统计的是真实数据的字节数，所以会少了填充的字节数。即Wireshark抓包的字节数 = 设备解析的字节数 + 有填充的字节数。

三、     实验验证

我们随机找了两个包进行了实验，具体过程如下：

实验一 http06.pcap

 

端口A-B	方向	包数	字节数
52314-80	A>B	4	544
52314-80	B>A	2	1420
52312-80	A>B	3	1275
52312-80	B>A	5	1169

图3：Wireshark统计的字节数

前置设备收到会话统计

端口A-B	方向	包数	字节数
52314-80	A>B	4	532
52314-80	B>A	2	1420
52312-80	A>B	3	1275
52312-80	B>A	5	1157

图4：Wireshark统计的字节数

如上所示，端口52314>80：544-532=12  收到比原始包相差12个字节。通过逐一查验，我们会发现所有端口为52314的包中，有且仅有A>B的方向上有两个包被填充了6个字节，如下图：

52312>80：Wireshark抓的包字节数1169 – 设备解析的字节数1157 = 12个字节。同理，在端口52312也出现了同样的状况，有两个包被填充了6个字节，如下图：

实验2：request_http_server_baidu_115.115.115.129.pcap

端口A-B	方向	包数	字节数
1165-80	A>B	5	564
1165-80	B>A	3	320

端口A-B	方向	包数	字节数
1165-80	A>B	5	564
1165-80	B>A	3	318

逐一查验数据包，发现有一个包被填充了两个字节，如图所示：

因而，1165>80:Wireshark抓取的包字节数320 – 设备解析的包字节数318= 2 填充了2个字节。

四、     包在什么情况下会被填充字节

要理解包在什么情况下会被填充，首先从帧的格式说起。

以太网(IEEE 802.3)帧格式：

1、前导码：7字节0x55,一串1、0间隔，用于信号同步
2、帧起始定界符：1字节0xD5(10101011)，表示一帧开始
3、DA(目的MAC)：6字节
4、SA(源MAC)：6字节
5、类型/长度：2字节，0～1500保留为长度域值，1536～65535保留为类型域值(0x0600～0xFFFF)
6、数据：46～1500字节
7、帧校验序列(FCS)：4字节，使用CRC计算从目的MAC到数据域这部分内容而得到的校验和。
    据RFC894的说明，以太网封装IP数据包的最大长度是1500字节，也就是说以太网最大帧长应该是以太网首部加上1500，再加上7字节的前导同步码和1字节的帧开始定界符，具体就是：7字节前导同步吗＋1字节帧开始定界符＋6字节的目的MAC＋6字节的源MAC＋2字节的帧类型＋1500＋4字节的FCS。
    按照上述，最大帧应该是1526字节，但是实际上我们抓包得到的最大帧是1514字节，为什么不是1526字节呢？原因是当数据帧到达网卡时，在物理层上网卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC检验，如果帧校验和错，就丢弃此帧。如果校验和正确，就判断帧的目的硬件地址是否符合自己的接收条件（目的地址是自己的物理硬件地址、广播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就将帧交“设备驱动程序”做进一步处理。这时我们的抓包软件才能抓到数据，因此，抓包软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据，其最大值是6＋6＋2＋1500＝1514。
    以太网规定，以太网帧数据域部分最小为46字节，也就是以太网帧最小是6＋6＋2＋46＋4＝64字节。除去4个字节的FCS，因此，抓包时就是60字节。当数据字段的长度小于46字节时，MAC子层就会在数据字段的后面填充以满足数据帧长不小于64字节，即减去FCS为Wireshark抓的包不小于60个字节。

这就能解释为什么设备抓出来的包个数和Wireshark的包数一致，也就是没有丢包现象，而字节数会有所差别。不同的Pcap包丢失的字节总数取决于这个Pcap包样本中被填充的包数和字节数，最终的结论是：

Wireshark抓取的包字节数 = 设备解析的包字节数（即真实数据字节数）+ MAC子层填充的字节数。

我们很多次实验也验证了这一结论。

需要注意的是：

填充（如果需要的话）是数据链路层协议自动完成的，由MAC子层负责，也就是设备驱动程序。不同的抓包程序和设备驱动程序所处的优先层次可能不同，抓包程序的优先级可能比设备驱动程序更高，也就是说，我们的抓包程序可能在设备驱动程序还没有填充不到64字节的帧的时候，抓包程序已经捕获了数据。因此不同的抓包工具抓到的数据帧的大小可能不同。

参考文献：

[1] 以太网最大帧和最小帧、MTU，http://blog.chinaunix.net/uid-20620288-id-3521720.html

[2]浅谈以太网帧格式，http://support.huawei.com/ecommunity/bbs/10154435.html

[3] IP数据包长度问题总结，

http://www.360doc.com/content/14/0726/11/1073512_397162229.shtml

[4] 为什么以太网无法接收大于1500字节的数据包？

https://www.zhihu.com/question/21524257/answer/18501433

[5] 当IP数据包小于46字节时为啥网卡没有自动填充, http://bbs.csdn.net/topics/370129808

[6] wireshark抓包怎么54字节也行，不是最少60吗，http://bbs.csdn.net/topics/390590266

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由于在WORD写的，图无法复制粘贴，试了在编辑框单独复制图片，能看到，但是发出来看不到了，也试了从WORD发布博客到CSDN也没有发成功，所以转成图片发过来，如果需要清晰版本，方便的话可以在我的资源里免积分下载：http://download.csdn.net/detail/shizhixin/9406103