【计算机网络】手机连接电脑热点实现上网以及捕包

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移动热点功能介绍

我们都知道电脑有个移动热点功能。但它有什么作用呢&＃xff1f;根据Microsoft介绍&＃xff1a;
通过使用 WLAN 与其他设备共享 Internet 连接&＃xff0c;将 Windows 10 电脑转变为移动热点。你可以共享 WLAN、以太网或手机网络数据连接。如果你的电脑具有手机网络数据连接并且共享该连接&＃xff0c;它将使用流量套餐数据。

选择“开始”按钮 &＃xff0c;然后依次选择“设置” >“网络和 Internet”>“移动热点”。对于“从以下位置共享我的 Internet 连接”&＃xff0c;选择要共享的 Internet 连接。选择“编辑”> 输入新的网络名称和密码 >“保存”。打开“与其他设备共享我的 Internet 连接”。若要在其他设备上进行连接&＃xff0c;请转到该设备的 WLAN 设置&＃xff0c;查找并选择网络名称&＃xff0c;输入密码&＃xff0c;然后进行连接。


如下图所示&＃xff1a;

关于共享WLAN的实现

打开移动热点

打开共享之后&＃xff0c;共享途径就被锁定了&＃xff0c;如图灰色状态。
之后我们可以看到&＃xff0c;它最多允许八个设备连接此移动热点。

点击图示网络和Internet设置之后&＃xff0c;我们点击网络和Internet设置&＃xff0c;点击更改适配器选项&＃xff0c;更进一步地观察网络状态信息。

观察网络适配器情况

此时我们看到多出来一个本地连接*2&＃xff0c;这就是移动热点(可能名称会因不同主机而异&＃xff0c;注意自己电脑上的名称)。

移动热点的初始数据包介绍分析DHCP、SSDP、LLMNR、MDNS

为了更好观察其数据包状态&＃xff0c;我这里使用wireshark捕捉了一下数据包。
可以看到&＃xff0c;这里它发送多种数据包。
其中一种是0.0.0.0到255.255.255.255的DHCP数据包。中间进行的过程&＃xff1a;

• DHCP客户端通过广播方式发送DHCP DISCOVER请求报文来寻找网络中的DHCP服务器&＃xff0c;其中源IP地址为0.0.0.0&＃xff0c;目的IP地址为255.255.255.255&＃xff0c;因为此时没有IP地址&＃xff0c;所以源IP全为0&＃xff0c;但是该报文中有用户的MAC地址。
  网络中的DHCP服务器收到DHCP DISCOVER请求报文后&＃xff0c;会从自己的地址池中选择一个合适的IP地址&＃xff0c;把IP地址&＃xff0c;子网掩码&＃xff0c;网关&＃xff0c;DNS&＃xff0c;租约相关的内容还有客户端的MAC地址封装在DHCP OFFER报文中&＃xff0c;通过广播方式发送给客户端&＃xff0c;网络内的所有客户端根据封装在DHCP OFFER报文中的MAC地址来决定是否接收此报文。
• 客户端在收到DHCP OFFER报文后&＃xff0c;会再通过广播方式发送一个DHCP REQUEST报文&＃xff0c;该报文的源地址还是全为0&＃xff0c;目的地址全为1&＃xff0c;但是在requested address字段包含了OFFER应答报文中分配的IP地址&＃xff0c;DHCP服务器地址和DHCP服务器名。
• DHCP服务器在收到客户端的REQUEST报文后&＃xff0c;确认将此IP地址分配给客户端&＃xff0c;会以广播方式返回一个DHCP ACK确认报文&＃xff0c;确认不能把此IP地址分配给客户端则返回一个DHCP NAK确认报文。在DHCP ACK报文中&＃xff0c;源地址为DHCP服务器地址&＃xff0c;目的地址仍是全为1的广播地址&＃xff0c;在ACK报文中包含了分配给客户端的IP地址&＃xff0c;子网掩码&＃xff0c;默认网关&＃xff0c;DNS&＃xff0c;租约期&＃xff0c;续约时间等信息&＃xff0c;因为DHCP ACK的目的地址仍是一个广播地址&＃xff0c;所以ACK报文内还包括客户端的MAC地址&＃xff0c;网络内的客户端根据封装在DHCP OFFER报文中的MAC地址来决定是否接收此报文。
  客户端在收到服务器的ACK确认报文后&＃xff0c;会以广播方式发送免费的ARP报文&＃xff0c;该报文中源IP和目的IP都是本机的IP地址&＃xff0c;源MAC是本机的MAC&＃xff0c;目的MAC是广播MAC&＃xff0c;探测网络内是否有主机使用服务器分给自己的IP地址&＃xff0c;如果在规定时间内没有收到回应&＃xff0c;则正是使用该地址&＃xff0c;否则&＃xff0c;客户端会继续发送DHCP DECLINE报文给DHCP服务器&＃xff0c;重新申请IP地址

第二种是SSDP报文&＃xff1a;

• SSDP 简单服务发现协议&＃xff0c;是应用层协议&＃xff0c;是构成UPnP&＃xff08;通用即插即用&＃xff09;技术的核心协议之一。它为网络客户端&＃xff08;network client&＃xff09;提供了一种发现网络服务&＃xff08;network services&＃xff09;的机制&＃xff0c;采用基于通知和发现路由的多播方式实现。
• SSDP多播地址&＃xff1a;239.255.255.250:1900&＃xff08;IPv4&＃xff09;&＃xff0c;FF0x::C&＃xff08;IPv6&＃xff09;
• 两种类型的SSDP请求消息会通过SSDP多播地址发送

1. 发现请求&＃xff08;Discovery request 或查询请求&＃xff09;。SSDP客户端向此地址发送HTTP UDP 发现请求&＃xff0c;查询某种类型的服务。SSDP服务在此地址上监听服务发现请求。当服务监听到的HTTP UDP 发现请求和它自己提供的服务匹配时&＃xff0c;它以单播方式发送HTTP UDP 响应。

2. 存在通知&＃xff08;notification&＃xff09;。SSDP服务向此多播地址发送HTTP UDP 通知消息来宣布自己的存在。

后面发现的报文也看到了另外两种协议&＃xff1a;

• LLMNR—Link-Local Multicast Name Resolution(也称为多播 DNS 或 mDNS),在DNS 服务器不可用时&＃xff0c;DNS 客户端计算机可以使用 本地链路多播名称解析 (LLMNR—Link-Local Multicast Name Resolution)&＃xff08;也称为多播 DNS 或 mDNS&＃xff09;来解析本地网段上的名称。例如&＃xff0c;如果路由器出现故障&＃xff0c;从网络上的所有 DNS 服务器切断了子网&＃xff0c;则支持 LLMNR 的子网上的客户端可以继续在对等基础上解析名称&＃xff0c;直到网络连接还原为止。
• MDNS 即多播DNS&＃xff08;Multicast DNS&＃xff09;&＃xff0c;MDNS主要实现了在没有传统DNS服务器的情况下使局域网内的主机实现相互发现和通信&＃xff0c;使用的端口为5353&＃xff0c;遵从dns协议&＃xff0c;使用现有的DNS信息结构、名语法和资源记录类型。并且没有指定新的操作代码或响应代码。在局域网中&＃xff0c;设备和设备之前相互通信需要知道对方的ip地址的&＃xff0c;大多数情况&＃xff0c;设备的ip不是静态ip地址&＃xff0c;而是通过dhcp 协议动态分配的ip 地址&＃xff0c;如何设备发现呢&＃xff0c;就是要mdns大显身手&＃xff0c;例如&＃xff1a;现在物联网设备和app之间的通信&＃xff0c;要么app通过广播&＃xff0c;要么通过组播&＃xff0c;发一些特定信息&＃xff0c;感兴趣设备应答&＃xff0c;实现局域网设备的发现&＃xff0c;当然mdns 比这强大的多。

为源网络发射端配置共享&＃xff0c;映射给移动热点

因此目前这个本地连接*2是不可用的&＃xff0c;那么我么如何为其配置呢&＃xff1f;
打开目前连接的WLAN,打开属性&＃xff0c;共享中我们看到一个家庭网络&＃xff08;包含一个家庭系统的网络&＃xff0c;比如以太网&＃xff0c;WLAN…&＃xff09;连接的选项&＃xff0c;其含义是&＃xff0c;为我们启动的移动热点配置一个连接对象&＃xff0c;从这个WLAN网络共享Internet给我们的本地连接 * 2&＃xff08;也即我们的移动热点&＃xff0c;前文所提到的WLAN、以太网或手机网络数据连接&＃xff09;。并勾选允许其他网络用户通过此计算机的Internet连接来连接。如图所示&＃xff1a;

此时我们回看本地连接*2的IPV4的状态&＃xff0c;发现它已经获得了Internet服务。

已经连接到了Internet。并且它喜欢较好用默认的IP&＃xff0c;也就是192.168.137.1&＃xff0c;不要设置成自动获取&＃xff0c;因为你这等于是主机&＃xff0c;要有IP让人家获取。而“192.168.137.1”比较稳定&＃xff0c;手机动态获取比较容易。

手机连接移动热点

此时手机输入之前设置的移动热点密码&＃xff0c;动态获取IP&＃xff0c;连接到此移动热点。那么就可以上网了&＃xff0c;如图为上网后移动热点的收发包情况。
此时这些IP数据包都是与我们手机端的操作相绑定的。图示为小米(xiaomi)。

补充

当然也可以设置成静态IP&＃xff0c;但是需要和发射端的IP(源WLAN或以太网)在一个IP段上。并配置好子网掩码&＃xff0c;默认网关和本地DNS服务器(除了IP外的数值都要保证与源发射端的一致)手机也是一样的设置方法&＃xff0c;应该为静态获取该本地连接 * 2的IP。

错误分析

设置的共享源错误&＃xff0c;应该是连接的网络(WLAN或者以太网)开启共享功能&＃xff0c;共享给移动热点映射出来的本地连接 * 2&＃xff0c;让这个本地连接 * 2作为数据的中转站。而不是让映射出来的移动热点(本地连接 * 2)设置共享功能。

协议介绍的参考资料&＃xff1a;

域名解析-DNS与MDNS-LLMNR–强大的石头
SSDP 简单服务发现协议–我辛飞翔