TCP/IP报文头部结构整理

IP协议是TCP/IP协议族的动力，它为上层协议提供无状态、无连接、不可靠的服务。
优点：简单，高效。
无状态指：IP通信双方不同步传输数据的状态信息，所有的IP数据报的传输都是独立的。所以容易发生重复和乱序的情况并且IP层不予处理。
然后将这些乱序的交给上层传输层（TCP/UDP等）来处理，将其处理成有序的，正确的。再交给应用层。
不可靠指：IP协议不能保证IP数据报准确到达。所以它提供ICMP报文来辅助，一旦检测到IP数据报发送失败，通知上层协议。

IP头部信息：
头部长度：通常20字节，有选项时更长，总共不超过60字节。
IP数据报长度：65535字节。

逐个分析：

• 4位版本号：IP协议（IPv4）版本号位4
• 4位头部长度：标识头部有多少个4字节，即最大共15*4个字节
• 8位服务类型：包含一个4位优先权字段：最小延时，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。
• 16位总长度：表示整个IP数据报的长度，最大表示65535，但由于MTU限制，一般无法到达这个值。
• 16位标识：唯一的标识数据报。系统采用加1的式边发送边赋值。
• 3位标识（保留，DF禁止分片，MF更多分片）：所以这个标志是为分片存在，DF设置时禁止分片所以如果数据报太大则发送失败。MF设置时，如果产生分片，除了最后一个分片，其他此片置1。
• 13位分片偏移：分片相对原始IP数据报开始处的偏移。
• 8位生存时间（TTL）：数据报到达目的地之前允许经过的路由跳跳数。跳一下减1，得0丢弃。
• 8位协议：用来区分上层协议（ICMP为1，TCP为6，UDP为17）。
• 16位头部校验和：仅以CRC算法检验数据报头部在传输过程中是否损坏。
• 32位源端口IP地址和目的端口地址很明白。
• 选项（可变长）：记录路由，告诉途径得所有路由把IP填进来。 时间戳，告诉每个路由器都将数据报被转发的时间传进来。松散路由选择，指定一个路由器IP地址列表，必须按这个表发送，严格路由选择，数据报经过路由表。

说一下中间的分片部分：图中报文的第二层三个部分给IP的分片和重组提供了足够的信息：

• 数据报标识：系统用+1法为每个数据报唯一标识此位，如果数据13被分片，所有分的小片中此位都是13。
• 标志：共三位。第一位保留，第二位DF为禁止分片，第三位MF为更多分片，当产生分N片时，将1到N-1片此位置位。
• 片偏移：表示当前数据报在完整数据报中的偏移，这里一个单位是8字节，比如片偏移为185，则代表该片在完整数据报的偏移是185*8=1480字节。

TCP/IP协议族中另一个重要协议：TCP协议，在传输层。
特点：可靠性。通过连接管理（三握四挥），序列号，确认号，拥塞控制，重传控制来保证可靠性。
头部长度：一般为20字节，选项最多40字节，限制60字节。

逐个分析：

• 16位源端口号和16位目的端口号。
• 32位序号：一次TCP通信过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的编号，通过这个来确认发送的数据有序，比如现在序列号为1000，发送了1000，下一个序列号就是2000。
• 32位确认号：用来响应TCP报文段，给收到的TCP报文段的序号加1，三握时还要携带自己的序号。
• 4位头部长度：标识该TCP头部有多少个4字节，共表示最长15*4=60字节。同IP头部。
• 6位保留。6位标志。URG（紧急指针是否有效）ACK（表示确认号是否有效）PSH（提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区读走数据）RST（表示要求对方重新建立连接）SYN（表示请求建立一个连接）FIN（表示通知对方本端要关闭连接）
• 16位窗口大小：TCP流量控制的一个手段，用来告诉对端TCP缓冲区还能容纳多少字节。
• 16位校验和：由发送端填充，接收端对报文段执行CRC算法以检验TCP报文段在传输中是否损坏。
• 16位紧急指针：一个正的偏移量，它和序号段的值相加表示最后一个紧急数据的下一字节的序号。