TCP/IP協議數據包,一般由應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層封裝而成。
四層協議各自的作用:
數據鏈路層實現了網卡接口的驅動程序。
網絡層實現了數據包的選路和轉發。
傳輸層為兩台主機上的應用程序提供端到端(end to end)的通信。
應用層負責處理應用程序的邏輯。
#1、先封裝的協議頭是傳輸層,傳輸層有TCP、UDP、TLS 、DCCP 、SCTP 、RSVP 、PPTP,常用的有TCP,UDP
TCP頭的結構(tcp頭總長度為 20個字節+options可選選項)
(1)TCP源端口(Source Port):16位的源端口包含初始化通信的端口號。源端口和IP地址的作用是標識報文的返回地址。
(2)TCP目的端口(Destination Port):16位的目的端口域定義傳輸的目的。這個端口指明報文接收計算機上的應用程序地址接口。
(3)序列號(Sequence Number):32位 TCP連線發送方向接收方的封包順序號。
(4)確認序號(Acknowledge Number):32位 接收方回發的應答順序號。
(5)頭長度(Header Length):偏移量(4bit)和保留(4bit)總共8位 。 表示TCP頭的雙四字節數,如果轉化為字節個數需要乘以4。
(6)保留(2bit)和標記(6bit)總共8位。
標記位:
URG:是否使用緊急指針,0為不使用,1為使用。
ACK:請求/應答狀態。0為請求,1為應答。
PSH:以最快的速度傳輸數據。
RST:連線復位,首先斷開連接,然后重建。
SYN:同步連線序號,用來建立連線。
FIN:結束連線。如果FIN為0是結束連線請求,FIN為1表示結束連線。
(7)窗口大小(Window):16位 目的機使用16位的域告訴源主機,它想收到的每個TCP數據段大小。
(8)校驗和(Check Sum):16位 這個校驗和和IP的校驗和有所不同,不僅對頭數據進行校驗還對封包內容校驗。
(9)緊急指針(Urgent Pointer):16位 當URG為1的時候才有效。TCP的緊急方式是發送緊急數據的一種方式。
(10)可選選項(options)24位,類似IP,是可選選項。填充8位,使選項湊足32位。
UDP頭的結構
源端口(2字節) |
目的端口(2字節) |
封報長度(2字節) |
校驗和(2字節) |
數據 |
(1)源端口(Source Port):16位的源端口域包含初始化通信的端口號。源端口和IP地址的作用是標識報文的返回地址。
(2)目的端口(Destination Port):16位的目的端口域定義傳輸的目的。這個端口指明報文接收計算機上的應用程序地址接口。
(3)封包長度(Length):16位 UDP頭和數據的總長度。
(4)校驗和(Check Sum): 16位 和TCP和校驗和一樣,不僅對頭數據進行校驗,還對包的內容進行校驗。
#2、然后封裝的是網絡層,網絡層主要是IP協議,還有ICMP協議,IGMP協議等
IP協議頭(ip頭總長度根據IP頭的頭長來計算。一般IP沒有可選選項,長度為20字節,也就是對應頭長等於5):
1-1.版本4位,表示版本號,目前最廣泛的是4=B1000,即常說的IPv4;相信IPv6以后會廣泛應用,它能給世界上每個紐扣都分配
一個IP地址。
1-2.頭長4位,數據包頭部長度。它表示數據包頭部包括多少個32位長整型,也就是多少個4字節的數據。無選項則為5(紅色部分)。
這個字段表示了IP頭部的總長度,但它不是直接表示,因為它只占了4比特,最大也就15,實際的IP頭部長度等於首部長度字段表示的 值乘以4,單位是字節,也就是首部最長為15×4=60字節,一般IP數據報首部都沒有選擇項,長度為20字節,也就是對應頭長等於5。
1-3.服務類型,包括8個二進制位,每個位的意義如下:
過程字段:3位,設置了數據包的重要性,取值越大數據越重要,取值范圍為:0(正常)~ 7(網絡控制)
延遲字段:1位,取值:0(正常)、1(期特低的延遲)
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.包裹總長16位,當前數據包的總長度,單位是字節。當然最大只能是65535,及64KB。
2-1.重組標識16位,發送主機賦予的標識,以便接收方進行分片重組。
2-2.標志3位,他們各自的意義如下:
保留段位(2):1位,未使用
不分段位(1):1位,取值:0(允許數據報分段)、1(數據報不能分段)
更多段位(0):1位,取值:0(數據包后面沒有包,該包為最后的包)、1(數據包后面有更多的包)
2-3.段偏移量13位,與更多段位組合,幫助接收方組合分段的報文,以字節為單位。
3-1.生存時間8位,經常ping命令看到的TTL(Time To Live)就是這個,每經過一個路由器,該值就減一,到零丟棄。
3-2.協議代碼8位,表明使用該包裹的上層協議,如TCP=6,ICMP=1,UDP=17等。
3-3.頭檢驗和16位,是IPv4數據包頭部的校驗和。由發送端填充,接收端對其使用CRC算法檢驗IP數據報頭部在傳輸過程中是否損壞。
4-1.源始地址,32位4字節,我們常看到的IP是將每個字節用點(.)分開,如此而已。
5-1.目的地址,32位,同上。
6-1.可選選項,主要是給一些特殊的情況使用,往往安全路由會當作攻擊而過濾掉,普聯(TP_LINK)的TL-ER5110路由就能這么做。
ICMP協議頭
ICMP報文就像是IP報文的小弟,總頂着IP報文的名頭出來混。因為ICMP報文是在IP報文內部的:
ICMP所有報文的前4個字節都是一樣的,但是剩下的其他字節不相同。
前四個字節統一的格式:類型(8位),代碼(8位),校驗和(16位)
類型和代碼決定了ICMP報文的類型。常見的有:
類型8, 代碼0 ==> 表示回顯請求(ping請求)
類型0, 代碼0 ==> 表示回顯應答(ping應答)
類型11,代碼0 ==> 超時
檢驗和字段:包括數據在內的整個ICMP數據包的檢驗和;其計算方法和IP頭部檢驗和的計算方法一樣的。
ICMP報文具體分為查詢報文和差錯報文(對ICMP差錯報文有時需要做特殊處理,因此要對其進行區分。如:對ICMP差錯報文進行響應時,永遠不會生成另一份ICMP差錯報文,否則會出現死循環)
#3、最后封裝的是數據鏈路層,即以太網頭和FCS
以太網頭(總長度為14個字節)是由 6字節的目的MAC地址 + 6字節的源MAC地址 + 2字節的類型 組成。
以太的各種類型:
以太類型 |
協議 |
0x0800 |
Internet協議版本4(IPv4) |
0x0806 |
地址解析協議(ARP) |
0x8035 |
反向地址解析協議(RARP) |
三個數值 |
AppleTalk(Ethertalk) |
0x80f3 |
AppleTalk地址解析協議(AARP) |
為0x8100 |
IEEE 802.1Q標簽幀 |
三個數值 |
Novell IPX(alt) |
0x8138 |
|
0x86DD |
Internet協議版本6(IPv6) |
0x8819 |
|
0x88a8 |
提供商橋接(IEEE 802.1ad) |
0x8847 |
MPLS單播 |
0x8848 |
MPLS多播 |
0x8863 |
PPPoE發現階段 |
0x8864 |
PPPoE會話階段 |
0x888E |
EAP over LAN(IEEE 802.1X) |
0x889A |
HyperSCSI(以太網SCSI) |
0x88A2 |
|
0x88A4 |
EtherCAT協議 |
0x88CD |
|
0x88D8 |
以太網電路仿真服務(MEF-8) |
0x88E5 |
MAC安全(IEEE 802.1AE) |
0x8906 |
|
0x8914 |
|
0x9100 |
|
0xCAFE |
在不定長的數據字段(以太網頭后面的數據)后是4個字節的幀校驗序列(FCS)