以太网首部
目地MAC地址(8字节) |
源MAC地址(8字节) |
类型(2字节) |
1、IP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：TCP、UDP、ICMP和IGMP。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2、3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。
2、ICMP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。
3、TCP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 | |||||
(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)：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。
(6)URG：是否使用紧急指针，0为不使用，1为使用。
(7)ACK：请求/应答状态。0为请求，1为应答。
(8)PSH：以最快的速度传输数据。
(9)RST：连线复位，首先断开连接，然后重建。
(10)SYN：同步连线序号，用来建立连线。
(11)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。
(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。
4、UDP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。
5、ARP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) | 源IP地址(0-1字节) | |
源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，IP为0800(16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1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP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IP(0-1字节)：源主机硬件地址的前2个字节；
(8)发送方IP(2-3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IP(0-3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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