TCP-IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)詳解

1、一般來說，網(wǎng)絡(luò)編程我們只需要調(diào)用一些封裝好的函數(shù)或者組件就能完成大部分的工作，但是一些特殊的情況下，就需要深入的理解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，以及協(xié)議分析。如：網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，故障排查等 IP包是不安全的，但是它是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，在各方面都有廣泛的應(yīng)用。由IP協(xié)議衍生的協(xié)議族有10數(shù)種（據(jù)我所知），以后還會(huì)出現(xiàn)更多的基于IP的協(xié)議 先從實(shí)際出發(fā)吧！一般我們?cè)谡勆暇W(wǎng)速度的時(shí)候，專業(yè)上用帶寬來描述，其實(shí)無(wú)論說網(wǎng)速或者帶寬都是不準(zhǔn)確的，呵呵。比如：1兆，512K有些在學(xué)校的學(xué)生，也許會(huì)有疑問，明明我的業(yè)務(wù)是1M，為什么下載速度到100K就飆不上去了？512K的為什么50多K就封頂了？ 

2、這里所說的1M是指1Mbps = 1 Million Bits Per Second，也就是1M比特每秒，即一秒鐘傳輸1048576個(gè)二進(jìn)制位。我們知道一個(gè)字節(jié)是8個(gè)二進(jìn)制位。好，又來問題了。即便這樣子，1M=1048756÷8=131072÷1024=128K。那也應(yīng)該有128K啊，為什么下載速度還是很少到120K，110K都謝天謝地了?？赐瓯疚?，你的帳就對(duì)了 IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：如圖，一個(gè)刻度表示1個(gè)二進(jìn)制位（比特）。1-1.版本4位，表示版本號(hào)，目前最廣泛的是4=B1000，即常說的IPv4；相信IPv6以后會(huì)廣泛應(yīng)用，它能給世界上每個(gè)紐扣都分配 &#

3、160;     一個(gè)IP地址。1-2.頭長(zhǎng)4位，數(shù)據(jù)包頭部長(zhǎng)度。它表示數(shù)據(jù)包頭部包括多少個(gè)32位長(zhǎng)整型，也就是多少個(gè)4字節(jié)的數(shù)據(jù)。無(wú)選項(xiàng)則為5（紅色部分）。1-3.服務(wù)類型，包括8個(gè)二進(jìn)制位，每個(gè)位的意義如下：       過程字段：3位，設(shè)置了數(shù)據(jù)包的重要性，取值越大數(shù)據(jù)越重要，取值范圍為：0（正常） 7（網(wǎng)絡(luò)控制）       延遲字段：1位，取值：0（正常）、1（期特低的延遲）    &#

4、160;  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(zhǎng)16位，當(dāng)前數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度，單位是字節(jié)。當(dāng)然最大只能是65535，及64KB。2-1.重組標(biāo)識(shí)16位，發(fā)送主機(jī)賦予的標(biāo)識(shí)，以便接收方進(jìn)行分片重組。2-2.標(biāo)

5、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(shù)據(jù)報(bào)分段）、1（數(shù)據(jù)報(bào)不能分段）       更多段位(0)：1位，取值：0（數(shù)據(jù)包后面沒有包，該包為最后的包）、1（數(shù)據(jù)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(bào)文，以字節(jié)為單位。3-1.生存時(shí)間8位，經(jīng)常ping命令看到的TTL（Time To Live）

6、就是這個(gè)，每經(jīng)過一個(gè)路由器，該值就減一，到零丟棄。3-2.協(xié)議代碼8位，表明使用該包裹的上層協(xié)議，如TCP=6，ICMP=1，UDP=17等。3-3.頭檢驗(yàn)和16位，是IPv4數(shù)據(jù)包頭部的校驗(yàn)和。4-1.源始地址，32位4字節(jié)，我們常看到的IP是將每個(gè)字節(jié)用點(diǎn)（.）分開，如此而已。5-1.目的地址，32位，同上。6-1.可選選項(xiàng)，主要是給一些特殊的情況使用，往往安全路由會(huì)當(dāng)作攻擊而過濾掉，普聯(lián)（TP_LINK）的TL-ER5110路由就能這么做。7-1.用戶數(shù)據(jù)。TCP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：1-1.源始端口16位，范圍當(dāng)然是0-65535啦。1-2.目的端口，同上。2-1.數(shù)據(jù)序號(hào)32位，TCP為發(fā)送的

7、每個(gè)字節(jié)都編一個(gè)號(hào)碼，這里存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。3-1.確認(rèn)序號(hào)32位，為了安全，TCP告訴接受者希望他下次接到數(shù)據(jù)包的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。4-1.偏移4位，類似IP，表明數(shù)據(jù)距包頭有多少個(gè)32位。4-2.保留6位，未使用，應(yīng)置零。4-3.緊急比特URG當(dāng)URG1時(shí)，表明緊急指針字段有效。它告訴系統(tǒng)此報(bào)文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快傳送(相當(dāng)于高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù))。4-3.確認(rèn)比特ACK只有當(dāng)ACK1時(shí)確認(rèn)號(hào)字段才有效。當(dāng)ACK0時(shí)，確認(rèn)號(hào)無(wú)效。參考TCP三次握手4-4.復(fù)位比特RST(Reset) 當(dāng)RST1時(shí)，表明TCP連接中出現(xiàn)嚴(yán)重差錯(cuò)（如由于主機(jī)崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再

8、重新       建立運(yùn)輸連接。參考TCP三次握手4-5.同步比特SYN同步比特SYN置為1，就表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接受報(bào)文。參考TCP三次握手4-6.終止比特FIN(FINal)用來釋放一個(gè)連接。當(dāng)FIN1時(shí)，表明此報(bào)文段的發(fā)送端的數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接。4-7.窗口字段16位，窗口字段用來控制對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。TCP連接的一端根據(jù)設(shè)置的緩存空間大小確定自己的接收窗口       大小，然后通知對(duì)方以確定對(duì)方的發(fā)送窗口的上限。5-1.包校驗(yàn)和16位，包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，要在TCP報(bào)文段的前面加上12字節(jié)的偽首部。5-2.緊急指針16位，緊急指針指出在本報(bào)文段中的緊急數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。6-1.可選選項(xiàng)24位，類似IP，是可選選項(xiàng)。6-2.填充8位，使選項(xiàng)湊足32位。7-1.用戶數(shù)據(jù) 可以看出，每個(gè)IP包至少要20字節(jié)的頭部長(zhǎng)度，這些與下載內(nèi)容無(wú)關(guān)，加上目前多數(shù)傳輸，