22_路由（二），安装和使用_Wiresh
网络协议那些事儿
内容简介
- 前言
上一课，我们开始了路由的学习。在正式学习路由的概念之前，我们需要先对 IP 协议做进一步的学习。
我们提到了 OSI 第 3 层的 IP 协议传输的消息单元被称为数据报（datagram）或数据包（packet）。
- 实践：Wireshark 的使用
我们将使用 Wireshark 这个非常著名的软件来实践，以查看在网络中传输的帧。本专栏以后的课程也会继续使用 Wireshark 软件的。
Wireshark 是一个嗅探器（sniffer。sniff 是 “嗅，闻” 的意思）。嗅探器是一种程序，可在网络上侦听、拦截你的网卡接收到的所有帧，并将其显示在屏幕上。
wire 是 “电线，金属丝，导线” 的意思，shark 是 “鲨鱼” 的意思。所以 Wireshark 的图标是一个鲨鱼鳍。
安装 Wireshark
我的操作系统是 macOS，所以我选择下载 macOS 10.12 and later Intel 64-bit .dmg。
如果你的操作系统是 Windows，那么请点击对应的下载项。Windows Installer (64-bit) 是针对 64 位的 Windows 系统，目前一般都是 64 位的 Windows 了吧。
如果你是 Linux，可以下载 Source Code 来编译安装。也可以用对应 Linux 发行版的安装方式来安装。例如，Debian / Ubuntu 的系统，可以用 sudo apt install wireshark 来安装。RHEL / CentOS / Fedora 的系统，可以用 sudo yum install wireshark 来安装。
其他系统安装 Wireshark，请自行上网搜索安装 Wireshark 的教程来安装。Wireshark 的安装就和安装一般的软件例如 QQ 没有太多区别，很简单的。
如果你在 Windows 中，下载完成之后，双击下载好的安装文件即可进行安装，一般就是下一步下一步，直到安装完成。
我在 macOS 中，下载完成之后，看到对应的 dmg 文件：
双击这个文件，就会打开一个窗口：
把 Wireshark 那个图标选中，拖动到 Applications（应用程序）里，就把 Wireshark 拷贝到应用程序中了，就完成了安装：
使用 Wireshark
安装完成之后，我们双击应用程序中 Wireshark 的图标，就会打开 Wireshark 了：
可以在 Dock（程序坞）中看到 Wireshark 的图标，你可以把它添加到 Dock 栏中，只需要右键单击 Dock 栏中 的 Wireshark 的图标，然后选择 “选项”->“在程序坞中保留”。这样即使你退出了 Wireshark，它的快捷方式还是会在 Dock 中，方便之后打开。
我目前电脑上网是用的 WiFi 无线连接，所以如下图所示，Wireshark 里显示有流量的主要是 Wi-Fi: en0 这个接口（还有一个是 Loopback: lo0，表示本地回环，我们不看）：
在我的情况下，双击有流量波动的 Wi-Fi: en0 那一行，进入流量捕获窗口：
上图中每一行对应了一个捕获到的报文（message），或者称为 packet（数据包）。
我们可以随便查看一个 Protocol（协议）那一列是 HTTP 的 packet，例如下图中标示出的那一行：
单击那一行，在下面的小窗口中就会显示和这个数据包相关的 OSI 各层的信息：
Wireshark 将 OSI 模型的每个层的相关信息分开展示。
我们可以看到 OSI 的各层的信息，比如第 1 层物理层（Frame 25335，表示帧的编号是 25335。帧的大小是 396 bytes，就是 396 字节，等于 3168 个比特位，3168 bits，因为一个 byte 等于 8 个 bit。396 * 8 = 3168），第 2 层数据链路层里的以太网协议（Ethernet II），第 3 层网络层的 IP 协议（Internet Protocol），还有我们还未学习的第 4 层传输层的 Transmission Control Protocol 协议，最后是第 7 层应用层里的 HTTP 协议（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）。
通过单击每一层前面的三角形，我们能看到每个层的相关内容。让我们从第 2 层开始（见下图）：
在第 2 层的帧的头部可以看到我们已经了解的元素：目标 MAC 地址（c4:b3:01:bc:29:87）和源 MAC 地址（54:75:95:e9:15:5a）。目标 MAC 地址对应的设备是我的苹果电脑的网卡，可以看到 Apple（苹果公司）的字样。源 MAC 地址对应的设备是我家里的上网盒子的网卡，可以看到 Tp-Link（Tp-Link 公司）的字样。最后，它向我们展示了所使用的第 3 层的协议，是 IPv4 协议（IP 协议第 4 版）。
我们接着来看第 3 层（见下图）：
第 3 层的 IP 数据报的头部的信息比较多，有不少是我们还不了解的元素，但是我们可以在头部的末尾看到源 IP 地址（211.159.235.178）和目标 IP 地址（192.168.0.103。这是我的主机的 IP 地址，是一个私有 IP 地址）。
重回我们的问题
我们刚才用 Wireshark 来查看了一个 packet（数据包）的数据，试图了解为什么目标 IP 地址不在 IP 数据报的头部的开始处，而在末尾（甚至目标 IP 地址被放置于源 IP 地址的后面）。
我们通过实践可以了解到，当报文（message）或称为 packet（数据包）到达我们的机器时，它从 OSI 的第 1 层到第 7 层，依次穿越 OSI 模型的各层（除了第 5 层和第 6 层，因为实际使用的是 TCP/IP 五层协议，包含 OSI 的第 1，2，3，4，7 层）。当它穿过第二层时，该层读取帧的头部的目标 MAC 地址：
-
如果是我们的机器的网卡的 MAC 地址，就会读取帧的其余部分，然后将数据（实际上是 datagram（数据报））传输到第 3 层；
-
如果不是我们的机器的网卡的 MAC 地址，则不读取余下的信息，丢弃之（因为不是发给我们的网卡的）。
因此，如果消息到达了第 3 层，这必然意味着机器已经知道该消息是发给自己的，因为目标 MAC 地址是它自己的网卡的 MAC 地址。因此，它并不需要立即知道目标 IP 地址是否也是自己的 IP 地址，因为它已经知道此数据报是发给自己的。
因此，我们可以将目标 IP 地址放置在 IP 数据报的头部中的任意位置。IP 协议的发明者们并没有搞错！
此外，将 IP 地址放在数据报的头部的末尾的决定也不是随意为之的，主要是为了将第 3 层的重要信息放在离第 4 层的重要信息更近的地方。我们将会在之后的课程中学到 OSI 第 4 层的信息。
好的，我们现在知道了 IP 数据报的头部的两个元素及其位置。为了继续探索 IP 数据报的头部的其他元素，我们将学习 OSI 第 3 层的很重要的知识点：路由！
- 路由
路由，英语是 routing，是 route 的现在分词，表示 “按特定路线发送，为… 规定路线”。
顾名思义，路由使我们能够向自己所属的网络之外发送消息。
正如我们前面所看到的，各个网络之间是相互连接的，并且我们通常需要经过多个网络之后，才能连接上某个网络。
你还记得下图吗？
可以看到，为了从我的电脑的网络到达 Github 的服务器主机所在的网络，需要穿过很多不同的网络。
但是，如何连接这些网络呢？
就像 OSI 第 2 层有交换机这个关键的硬件一样，第 3 层也有特定的硬件来管理网络之间的连接，即路由器。
下一课我们继续学习路由的知识点，会一起学习很关键的硬件：路由器 的相关知识点噢。
这一课就不总结了，毕竟以实践为主。
一起加油吧~
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