本博客主要总结一下TCP/IP协议中各层协议的数据包的结构。
(1)数据链路层。
数据链路层整体结构：
| 数据 |
长度 |
| 数据链路层头部 |
14字节 |
| 数据链路层数据 |
实际数据长度 |
| 数据链路层尾部 |
4字节 |
数据链路层头部的结构：
| 数据 |
长度 |
| 目的MAC |
6字节 |
| 源MAC |
6字节 |
| 协议类型（IP:0x0800，ARP：0x0806） |
2字节 |
数据链路层尾部的结构：
| 数据 |
长度 |
| 数据校验和 |
4字节 |
(2) IP层。
(a) IP层数据包整体结构。
| 数据 |
长度 |
| IP头部 |
20字节(无选项） |
| IP层数据 |
不定长度 |
(b) IP层数据包头部的结构。
其中各个字段说明如下：
| 数据 |
说明 |
| 版本 |
IPV4: 0x4，即二进制0100。通常版本和头部长度组成字节为0x45。 |
| 头部长度 |
IHL(Internet Header Length)。单位为4字节。4位二进制最大值为15。因此最大可以表示4x15=60字节。最小为20字节(值为0x5)，最大60字节(值为0xf)。 |
| TOS |
TOS(Type Of Service,服务类型)。各位的含义稍后专门介绍 |
| 总长度 |
整个数据包的总长度，包括IP头部和数据。 |
| 标识 |
每发送一个数据包，标识增加1. |
| 标识 |
是否分片等。 BIT0：0，未用。 BIT1：DF，为1表示不要分片。 BIT2：MF，为1表示还有更多片。 |
| 片偏移 |
本片的数据与第1片数据开始位置的距离 |
| TTL |
TTL(Time to live)允许经过的路由器的最大数量,一般32,64,128。当TTL为0时数据包被丢弃。 |
| 协议 |
IP数据包的数据载荷的封装协议。含义稍后专门介绍。 |
| 头部校验和 |
设置时每16位进行反码求和，验证时结果为0则通过。 |
| 源IP地址 |
发送数据包的IP地址 |
| 目的IP地址 |
接收数据包的IP地址 |
| 选项 |
可选。头部长度为20时不包含任何选项。 |
TOS中各位的含义如下表所示，其中4-7位最多只能允许其中一位为1，一般全部为0.
| 位 |
说明 |
| 0-3 |
优先权,一般被忽略。 |
| 4 |
1表示最小延迟 |
| 5 |
1表示最大吞吐量 |
| 6 |
1表示最高可靠性 |
| 7 |
1表示最小费用 |
IP数据包支持的协议：
| 协议 |
说明 |
| 1 |
ICMP |
| 2 |
IGMP |
| 6 |
TCP |
| 17 |
UDP |
（3）UDP层。
（a）UDP层数据包整体结构。
| 数据 |
长度 |
| UDP头部 |
20字节(无选项） |
| UDP层数据 |
不定长度 |
(c) UDP层数据包头部的结构。
其中UDP头部中的长度字段表示UDP数据包的总字节数（UDP头部长度+UDP有效数据的长度），最多65535个字节。
(4)TCP层。
（a）TCP层数据包整体结构。
| 数据 |
长度 |
| TCP头部 |
8字节(无选项） |
| TCP层数据 |
不定长度 |
TCP层数据包头部的结构。
其中各字段的含义如下表所示:
| 数据 |
说明 |
| 源端口号 |
发送者端口号 |
| 目的端口号 |
接收者端口号 |
| 顺序号 |
本数据包中实际数据的第1个字节在所有实际数据中的位置。第1个数据包为0，后面一个数据包的顺序号为前数据包的顺序号+前一个数据包的实际数据的长度。 |
| 确认号 |
希望收到的下一个数据包的顺序号。如果已收到的数据包的顺序号为X，实际数据长度为L，则发送的确认号可以为X+L。本字段当标志位ACK=1时有效。 |
| 头部长度 |
TCP头部的长度。单位为4字节。4位二进制最大值为15。因此最大可以表示4x15=60字节。最小20字节。 |
| 保留 |
|
| 标志位 |
标志位共6位，U、A、P、R、S、F。具体含义稍后解释。 |
| 窗口大小 |
接收方能够一次接收的字节数。 |
| 校验和 |
TCP头部和实际数据的校验和 |
| 紧急指针 |
BSD模式下表示该位置的前一个字节是紧急数据（OOB) |
TCP标志位的含义：
| 位 |
说明 |
| URG |
紧急指针是否有效 |
| ACK |
确认序号是否有效 |
| PSH |
接收方应当尽快将这个数据包交给应用层 |
| RST |
重置TCP连接 |
| SYN |
发起一个TCP连接 |
| FIN |
释放一个TCP连接 |