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以太网数据包TCP、IP、ICMP、UDP、ARP协议头结构详解

(2013-10-20 14:45:13)
标签:

it

分类: 2013

以太网首部

目地MAC地址(8字节)

MAC地址(8字节)

类型(2字节)

 

 

1IP头的结构

版本(4位)

头长度(4位)

服务类型(8位)

封包总长度(16位)

封包标识(16位)

标志(3位)

片断偏移地址(13位)

存活时间(8位)

协议(8位)

校验和(16位)

来源IP地址(32位)

目的IP地址(32位)

选项(可选)

填充(可选)

数据

1)字节和数字的存储顺序是从右到左,依次是从低位到高位,而网络存储顺序是从左到右,依次从低位到高位。

2)版本:占第一个字节的高四位。头长度:占第一个字节的低四位。

3)服务类型:前3位为优先字段权,现在已经被忽略。接着4位用来表示最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。

4)封包总长度:整个IP报的长度,单位为字节。

5)存活时间:就是封包的生存时间。通常用通过的路由器的个数来衡量,比如初始值设置为32,则每通过一个路由器处理就会被减一,当这个值为0的时候就会丢掉这个包,并用ICMP消息通知源主机。

6)协议:定义了数据的协议,分别为:TCPUDPICMPIGMP。定义为:

define PROTOCOL_TCP    0x06

define PROTOCOL_UDP    0x11

define PROTOCOL_ICMP   0x06

define PROTOCOL_IGMP   0x06

7)检验和:校验的首先将该字段设置为0,然后将IP头的每16位进行二进制取反求和,将结果保存在校验和字段。

8)来源IP地址:将IP地址看作是32位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。转化的方法是:将每4个字节首尾互换,将23字节互换。

9)目的IP地址:转换方法和来源IP地址一样。

在网络协议中,IP是面向非连接的,所谓的非连接就是传递数据的时候,不检测网络是否连通。所以是不可靠的数据报协议,IP协议主要负责在主机之间寻址和选择数据包路由。

2ICMP协议的头结构

类型(8位)

代码(8位)

校验和(8位)

类型或者代码

 

1类型:一个8位类型字段,表示ICMP数据包类型。

2代码:一个8位代码域,表示指定类型中的一个功能。如果一个类型中只有一种功能,代码域置为0

3检验和:数据包中ICMP部分上的一个16位检验和。

 

 

3TCP协议的头结构

来源端口(2字节)

目的端口(2字节)

序号(4字节)

确认序号(4字节)

头长度(4位)

保留(6位)

URG

ACK

PSH

RST

SYN

PIN

窗口大小(2字节)

校验和(16位)

紧急指针(16位)

选项(可选)

数据

1TCP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。

2TCP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):TCP连线发送方向接收方的封包顺序号。

4)确认序号(Acknowledge Number):接收方回发的应答顺序号。

5)头长度(Header Length):表示TCP头的双四字节数,如果转化为字节个数需要乘以4

6URG:是否使用紧急指针,0为不使用,1为使用。

7ACK:请求/应答状态。0为请求,1为应答。

8PSH:以最快的速度传输数据。

9RST:连线复位,首先断开连接,然后重建。

10SYN:同步连线序号,用来建立连线。

11FIN:结束连线。如果FIN0是结束连线请求,FIN1表示结束连线。

12)窗口大小(Window):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。

13)校验和(Check Sum):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。

14)紧急指针(Urgent Pointer):当URG1的时候才有效。TCP的紧急方式是发送紧急数据的一种方式。

4UDP协议的头结构

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):6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):UDP头和数据的总长度。

4)校验和(Check Sum):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。

 

5ARP报头结构

硬件类型

协议类型

硬件地址长度

协议长度

操作类型

发送方的硬件地址(0-3字节)

源物理地址(4-5字节)

IP地址(0-1字节)

IP地址(2-3字节)

目标硬件地址(0-1字节)

目标硬件地址(2-5字节)

目标IP地址(0-3字节)

1)硬件类型字段指明了发送方想知道的硬件接口类型,以太网的值为1

2)协议类型字段指明了发送方提供的高层协议类型,IP080016进制);

3)硬件地址长度和协议长度指明了硬件地址和高层协议地址的长度,这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用;

4)操作字段用来表示这个报文的类型,ARP请求为1ARP响应为2RARP请求为3RARP响应为4

5)发送方的硬件地址(0-3字节):源主机硬件地址的前3个字节;

6)发送方的硬件地址(4-5字节):源主机硬件地址的后3个字节;

7)发送方IP0-1字节):源主机硬件地址的前2个字节;

8)发送方IP2-3字节):源主机硬件地址的后2个字节;

9)目的硬件地址(0-1字节):目的主机硬件地址的前2个字节;

10)目的硬件地址(2-5字节):目的主机硬件地址的后4个字节;

11)目的IP0-3字节):目的主机的IP地址。

 

ARP的工作原理如下:

1.   首先,每台主机都会在自己的ARP缓冲区(ARP Cache)中建立一个 ARP列表,以表示IP地址和MAC地址的对应关系。

2.   当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时,会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址,如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址;如果没有,就向本地网段发起一个ARP请求的广播包,查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。

3.   网络中所有的主机收到这个ARP请求后,会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包;如果相同,该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中,如果ARP表中已经存在该IP的信息,则将其覆盖,然后给源主机发送一个 ARP响应数据包,告诉对方自己是它需要查找的MAC地址;

4.   源主机收到这个ARP响应数据包后,将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中,并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包,表示ARP查询失败。

 

 

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