1. IP 頭
https://www.cnblogs.com/xiehy/p/3166953.html
IP數據包也叫IP報文分組，傳輸在ISO網絡7層結構中的網絡層，它由IP報文頭和IP報文用戶數據組成，IP報文頭的長度一般在20到60個字節之間，而一個IP分組的最大長度則不能超過65535個字節。
下圖為IP分組的報文頭格式，報文頭的前20個字節是固定的，后面的可變。
| 版本：占4位（bit） |
指IP協議的版本號。目前的主要版本為IPV4，即第4版本號，也有一些教育網和科研機構在使用IPV6。在進行通信時，通信雙方的IP協議版本號必須一致，否則無法直接通信。 |
| 首部長度：占4位（bit） |
指IP報文頭的長度。最大的長度（即4個bit都為1時）為15個長度單位，每個長度單位為4字節（TCP/IP標准，DoubleWord），所以IP協議報文頭的最大長度為60個字節，最短為上圖所示的20個字節。 |
| 服務類型：占8位（bit） |
用來獲得更好的服務。其中的前3位表示報文的優先級，后面的幾位分別表示要求更低時延、更高的吞吐量、更高的可靠性、更低的路由代價等。對應位為1即有相應要求，為0則不要求。 |
| 總長度：16位（bit） |
指報文的總長度(包括報文頭)。注意這里的單位為字節，而不是4字節，所以一個IP報文的的最大長度為65535個字節。 |
| 標志（flag） |
該字段用於標記該報文是否為分片（有一些可能不需要分片，或不希望分片），后面是否還有分片（是否是最后一個分片）。 |
| 片偏移 |
指當前分片在原數據報（分片前的數據報）中相對於用戶數據字段的偏移量，即在原數據報中的相對位置。 |
| 生存時間：TTL（Time to Live） |
該字段表明當前報文還能生存多久。每經過1ms或者一個網關，TTL的值自動減1，當生存時間為0時，報文將被認為目的主機不可到達而丟棄。使用過Ping命令的用戶應該有印象，在windows中輸入ping命令，在返回的結果中即有TTL的數值。 |
| 協議 |
該字段指出在上層（網絡7層結構或TCP/IP的傳輸層）使用的協議，可能的協議有UDP、TCP、ICMP、IGMP、IGP等。 |
| 首部校驗和 |
用於檢驗IP報文頭部在傳播的過程中是否出錯，主要校驗報文頭中是否有某一個或幾個bit被污染或修改了。 |
| 源IP地址：32位（bit） |
4個字節，每一個字節為0～255之間的整數，及我們日常見到的IP地址格式。 |
| 目的IP地址：32位（bit） |
4個字節，每一個字節為0～255之間的整數，及我們日常見到的IP地址格式。 |
/*IP頭定義，共20個字節*/
typedef struct _IP_HEADER
{
char m_cVersionAndHeaderLen; //版本信息(前4位)，頭長度(后4位)
char m_cTypeOfService; // 服務類型8位
short m_sTotalLenOfPacket; //數據包長度
short m_sPacketID; //數據包標識
short m_sSliceinfo; //分片使用
char m_cTTL; //存活時間
char m_cTypeOfProtocol; //協議類型
short m_sCheckSum; //校驗和
unsigned int m_uiSourIp; //源ip
unsigned int m_uiDestIp; //目的ip
} __attribute__((packed))IP_HEADER, *PIP_HEADER ;
2. IP校驗和
https://www.cnblogs.com/yd1227/archive/2011/06/30/2094309.html
當發送IP包時，需要計算IP報頭的校驗和：
1、 把校驗和字段置為0；
2、 對IP頭部中的每16bit進行二進制求和；
3、 如果和的高16bit不為0，則將和的高16bit和低16bit反復相加，直到和的高16bit為0，從而獲得一個16bit的值；
4、 將該16bit的值取反，存入校驗和字段。
3. TCP head
https://www.cnblogs.com/li-hao/archive/2011/12/07/2279912.html
源端口: 長度為16位，2個字節。
目的端口: 長度為16位，2個字節。
IP實現了點到點的數據通信，而TCP實現的是端到端的通信。
通信端用一個IP與端口號來唯一標識。（其實端口號就是用來標識同一主機中的不同進程。）
IP協議負責將數據傳輸到目標主機，而TCP可以根據數據報中的端口號，將數據交給相應的程序進行處理。
序列號： 長度32位，4個字節。
確認序列號：長度32位，4個字節。
頭部長度：該字段占用4位，用來表示報文首部的長度，單位是4Byte。如：headLen = ((packet[12]>>4)&0x0F)*4;
預留6位：長度為6位，作為保留字段，暫時沒有什么用處。
URG：長1位，表示緊急指針字段有效；
ACK：長1位，置位表示確認號字段有效；
PSH：長1位，表示當前報文需要請求推（push）操作；
RST：長1位，置位表示復位TCP連接；
SYN：長1位，用於建立TCP連接時同步序號；
FIN：長1位，用於釋放TCP連接時標識發送方比特流結束；
窗口大小：長度為16位，2個字節。
校驗和：長度為16位，2個字節。
緊急指針：長度為16位，2個字節。
以上是TCP包頭必須要有的字段，也稱固有字段，長度為20個字節。
可選項：此項是可選項(可有可無)，解包時得具體分析(是TCP包頭的一部分)。
/*TCP頭定義，共20個字節*/
typedef struct _TCP_HEADER
{
short m_sSourPort; // 源端口號16bit
short m_sDestPort; // 目的端口號16bit
unsigned int m_uiSequNum; // 序列號32bit
unsigned int m_uiAcknowledgeNum; // 確認號32bit
short m_sHeaderLenAndFlag; // 前4位：TCP頭長度；中6位：保留；后6位：標志位
short m_sWindowSize; // 窗口大小16bit
short m_sCheckSum; // 檢驗和16bit
short m_surgentPointer; // 緊急數據偏移量16bit
}__attribute__((packed))TCP_HEADER, *PTCP_HEADER;
/*TCP頭中的選項定義
kind(8bit)+Length(8bit，整個選項的長度，包含前兩部分)+內容(如果有的話)
KIND = 1表示 無操作NOP，無后面的部分
2表示 maximum segment 后面的LENGTH就是maximum segment選項的長度（以byte為單位，1+1+內容部分長度）
3表示 windows scale 后面的LENGTH就是 windows scale選項的長度（以byte為單位，1+1+內容部分長度）
4表示 SACK permitted LENGTH為2，沒有內容部分
5表示這是一個SACK包 LENGTH為2，沒有內容部分
8表示時間戳，LENGTH為10，含8個字節的時間戳
*/
typedef struct _TCP_OPTIONS
{
char m_ckind;
char m_cLength;
char m_cContext[32];
}__attribute__((packed))TCP_OPTIONS, *PTCP_OPTIONS;
4. TCP校驗和
TCP頭前加一個偽首部，其它步驟和IP類似。
| unsigned short CheckSum(unsigned short *_pBuff, int _Size) { unsigned int ckSum = 0;
unsigned short *tmpBuff = _pBuff; int tmpSize = _Size;
while (tmpSize > 1) { ckSum += *tmpBuff ++; tmpSize -= sizeof(unsigned short); }
if (tmpSize > 0) { ckSum += *(unsigned char*)tmpBuff; }
ckSum = (ckSum >> 16) + (ckSum & 0xFFFF); //將高16bit與低16bit相加 ckSum += (ckSum >> 16); //將進位到高位的16bit與低16bit 再相加
return (unsigned short)(~ckSum); } |
5. 檢驗和更新
https://blog.csdn.net/qq_43395215/article/details/103414009
如果在報文的轉發路徑中遇到需要修改ip、tcp中部分報文字段，那么校驗和需要重新計算。
當修改只是一小部分時，可以用下列方法更新校驗和。
IP頭校驗和、TCP/UDP校驗和更新
| unsigned short updateCheckSum(unsigned short wOldCheckSum, unsigned short wOld, unsigned short wNew) { unsigned int dwCheckSum = wOldCheckSum + wOld + (~wNew & 0xFFFF); dwCheckSum = (dwCheckSum >> 16) + (dwCheckSum & 0xFFFF); dwCheckSum += (dwCheckSum >> 16); return (unsigned short)dwCheckSum; }
unsigned short updateCheckSum32(unsigned short wOldCheckSum, unsigned int dwOld, unsigned int dwNew) { return UpdateCheckSum(UpdateCheckSum(wOldCheckSum, (unsigned short) (dwOld >> 16), (unsigned short) (dwNew >> 16)), (unsigned short) dwOld, (unsigned short) dwNew); } |