TCP/IP协议数据包,一般由应用层、传输层、网络层、数据链路层封装而成。
四层协议各自的作用:
数据链路层实现了网卡接口的驱动程序。
网络层实现了数据包的选路和转发。
传输层为两台主机上的应用程序提供端到端(end to end)的通信。
应用层负责处理应用程序的逻辑。
#1、先封装的协议头是传输层,传输层有TCP、UDP、TLS 、DCCP 、SCTP 、RSVP 、PPTP,常用的有TCP,UDP
TCP头的结构(tcp头总长度为 20个字节+options可选选项)
(1)TCP源端口(Source Port):16位的源端口包含初始化通信的端口号。源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。
(2)TCP目的端口(Destination Port):16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。
(3)序列号(Sequence Number):32位 TCP连线发送方向接收方的封包顺序号。
(4)确认序号(Acknowledge Number):32位 接收方回发的应答顺序号。
(5)头长度(Header Length):偏移量(4bit)和保留(4bit)总共8位 。 表示TCP头的双四字节数,如果转化为字节个数需要乘以4。
(6)保留(2bit)和标记(6bit)总共8位。
标记位:
URG:是否使用紧急指针,0为不使用,1为使用。
ACK:请求/应答状态。0为请求,1为应答。
PSH:以最快的速度传输数据。
RST:连线复位,首先断开连接,然后重建。
SYN:同步连线序号,用来建立连线。
FIN:结束连线。如果FIN为0是结束连线请求,FIN为1表示结束连线。
(7)窗口大小(Window):16位 目的机使用16位的域告诉源主机,它想收到的每个TCP数据段大小。
(8)校验和(Check Sum):16位 这个校验和和IP的校验和有所不同,不仅对头数据进行校验还对封包内容校验。
(9)紧急指针(Urgent Pointer):16位 当URG为1的时候才有效。TCP的紧急方式是发送紧急数据的一种方式。
(10)可选选项(options)24位,类似IP,是可选选项。填充8位,使选项凑足32位。
UDP头的结构
源端口(2字节) |
目的端口(2字节) |
封报长度(2字节) |
校验和(2字节) |
数据 |
(1)源端口(Source Port):16位的源端口域包含初始化通信的端口号。源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。
(2)目的端口(Destination Port):16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。
(3)封包长度(Length):16位 UDP头和数据的总长度。
(4)校验和(Check Sum): 16位 和TCP和校验和一样,不仅对头数据进行校验,还对包的内容进行校验。
#2、然后封装的是网络层,网络层主要是IP协议,还有ICMP协议,IGMP协议等
IP协议头(ip头总长度根据IP头的头长来计算。一般IP没有可选选项,长度为20字节,也就是对应头长等于5):
1-1.版本4位,表示版本号,目前最广泛的是4=B1000,即常说的IPv4;相信IPv6以后会广泛应用,它能给世界上每个纽扣都分配
一个IP地址。
1-2.头长4位,数据包头部长度。它表示数据包头部包括多少个32位长整型,也就是多少个4字节的数据。无选项则为5(红色部分)。
这个字段表示了IP头部的总长度,但它不是直接表示,因为它只占了4比特,最大也就15,实际的IP头部长度等于首部长度字段表示的 值乘以4,单位是字节,也就是首部最长为15×4=60字节,一般IP数据报首部都没有选择项,长度为20字节,也就是对应头长等于5。
1-3.服务类型,包括8个二进制位,每个位的意义如下:
过程字段:3位,设置了数据包的重要性,取值越大数据越重要,取值范围为:0(正常)~ 7(网络控制)
延迟字段:1位,取值:0(正常)、1(期特低的延迟)
流量字段:1位,取值:0(正常)、1(期特高的流量)
可靠性字段:1位,取值:0(正常)、1(期特高的可靠性)
成本字段:1位,取值:0(正常)、1(期特最小成本)
保留字段:1位 ,未使用
1-4.包裹总长16位,当前数据包的总长度,单位是字节。当然最大只能是65535,及64KB。
2-1.重组标识16位,发送主机赋予的标识,以便接收方进行分片重组。
2-2.标志3位,他们各自的意义如下:
保留段位(2):1位,未使用
不分段位(1):1位,取值:0(允许数据报分段)、1(数据报不能分段)
更多段位(0):1位,取值:0(数据包后面没有包,该包为最后的包)、1(数据包后面有更多的包)
2-3.段偏移量13位,与更多段位组合,帮助接收方组合分段的报文,以字节为单位。
3-1.生存时间8位,经常ping命令看到的TTL(Time To Live)就是这个,每经过一个路由器,该值就减一,到零丢弃。
3-2.协议代码8位,表明使用该包裹的上层协议,如TCP=6,ICMP=1,UDP=17等。
3-3.头检验和16位,是IPv4数据包头部的校验和。由发送端填充,接收端对其使用CRC算法检验IP数据报头部在传输过程中是否损坏。
4-1.源始地址,32位4字节,我们常看到的IP是将每个字节用点(.)分开,如此而已。
5-1.目的地址,32位,同上。
6-1.可选选项,主要是给一些特殊的情况使用,往往安全路由会当作攻击而过滤掉,普联(TP_LINK)的TL-ER5110路由就能这么做。
ICMP协议头
ICMP报文就像是IP报文的小弟,总顶着IP报文的名头出来混。因为ICMP报文是在IP报文内部的:
ICMP所有报文的前4个字节都是一样的,但是剩下的其他字节不相同。
前四个字节统一的格式:类型(8位),代码(8位),校验和(16位)
类型和代码决定了ICMP报文的类型。常见的有:
类型8, 代码0 ==> 表示回显请求(ping请求)
类型0, 代码0 ==> 表示回显应答(ping应答)
类型11,代码0 ==> 超时
检验和字段:包括数据在内的整个ICMP数据包的检验和;其计算方法和IP头部检验和的计算方法一样的。
ICMP报文具体分为查询报文和差错报文(对ICMP差错报文有时需要做特殊处理,因此要对其进行区分。如:对ICMP差错报文进行响应时,永远不会生成另一份ICMP差错报文,否则会出现死循环)
#3、最后封装的是数据链路层,即以太网头和FCS
以太网头(总长度为14个字节)是由 6字节的目的MAC地址 + 6字节的源MAC地址 + 2字节的类型 组成。
以太的各种类型:
以太类型 |
协议 |
0x0800 |
Internet协议版本4(IPv4) |
0x0806 |
地址解析协议(ARP) |
0x8035 |
反向地址解析协议(RARP) |
三个数值 |
AppleTalk(Ethertalk) |
0x80f3 |
AppleTalk地址解析协议(AARP) |
为0x8100 |
IEEE 802.1Q标签帧 |
三个数值 |
Novell IPX(alt) |
0x8138 |
|
0x86DD |
Internet协议版本6(IPv6) |
0x8819 |
|
0x88a8 |
提供商桥接(IEEE 802.1ad) |
0x8847 |
MPLS单播 |
0x8848 |
MPLS多播 |
0x8863 |
PPPoE发现阶段 |
0x8864 |
PPPoE会话阶段 |
0x888E |
EAP over LAN(IEEE 802.1X) |
0x889A |
HyperSCSI(以太网SCSI) |
0x88A2 |
|
0x88A4 |
EtherCAT协议 |
0x88CD |
|
0x88D8 |
以太网电路仿真服务(MEF-8) |
0x88E5 |
MAC安全(IEEE 802.1AE) |
0x8906 |
|
0x8914 |
|
0x9100 |
|
0xCAFE |
在不定长的数据字段(以太网头后面的数据)后是4个字节的帧校验序列(FCS)