以太网数据包、IP包、TCP/UDP 包的结构（转）

转自 :http://www.cnblogs.com/LittleTiger/p/4704029.html

 

版本号（Version）：长度4比特。标识目前采用的IP协议的版本号。一般的值为0100（IPv4），0110（IPv6）。

IP包头长度（Header Length）：长度4比特。这个字段的作用是为了描述IP包头的长度，因为在IP包头中有变长的可选部分。该部分占4个bit位，单位为32bit（4个字节），即本区域值 = IP头部长度（单位为bit）/ (8*4)，因此，一个IP包头的长度最长为“1111”，即15*4＝60个字节。IP包头最小长度为20字节。

服务类型（Type of Service）：长度8比特。8位 按位被如下定义 PPP DTRC0

PPP：定义包的优先级，取值越大数据越重要   

　　000 普通 (Routine)   

　　001 优先的 (Priority)   

　　010 立即的发送 (Immediate)   

　　011 闪电式的 (Flash)   

　　100 比闪电还闪电式的 (Flash Override)   

　　101 CRI/TIC/ECP(找不到这个词的翻译)   

　　110 网间控制 (Internetwork Control)   

　　111 网络控制 (Network Control)

　　D 时延: 0:普通 1:延迟尽量小

　　T 吞吐量: 0:普通 1:流量尽量大

　　R 可靠性: 0:普通 1:可靠性尽量大

　　M 传输成本: 0:普通 1:成本尽量小 0

　　最后一位被保留，恒定为0

IP包总长（Total Length）：长度16比特。 以字节为单位计算的IP包的长度 (包括头部和数据)，所以IP包最大长度65535字节。

标识符（Identifier）:长度16比特。该字段和Flags和Fragment Offest字段联合使用，对较大的上层数据包进行分段（fragment）操作。路由器将一个包拆分后，所有拆分开的小包被标记相同的值，以便目的端设备能够区分哪个包属于被拆分开的包的一部分。

标记（Flags）：长度3比特。该字段第一位不使用。第二位是DF（Don't Fragment）位，DF位设为1时表明路由器不能对该上层数据包分段。如果一个上层数据包无法在不分段的情况下进行转发，则路由器会丢弃该上层数据包并返回一个错误信息。第三位是MF（More Fragments）位，当路由器对一个上层数据包分段，则路由器会在除了最后一个分段的IP包的包头中将MF位设为1。

片偏移（Fragment Offset）：长度13比特。表示该IP包在该组分片包中位置，接收端靠此来组装还原IP包。

生存时间（TTL）：长度8比特。当IP包进行传送时，先会对该字段赋予某个特定的值。当IP包经过每一个沿途的路由器的时候，每个沿途的路由器会将IP包的TTL值减少1。如果TTL减少为0，则该IP包会被丢弃。这个字段可以防止由于路由环路而导致IP包在网络中不停被转发。

协议（Protocol）：长度8比特。标识了上层所使用的协议。

以下是比较常用的协议号：     

　　1    ICMP     

　　2    IGMP     

　　6    TCP   

　　17    UDP   

　　88    IGRP   

　　89    OSPF

头部校验（Header Checksum）：长度16位。用来做IP头部的正确性检测，但不包含数据部分。因为每个路由器要改变TTL的值,所以路由器会为每个通过的数据包重新计算这个值。

起源和目标地址（Source and Destination Addresses）：这两个地段都是32比特。标识了这个IP包的起源和目标地址。要注意除非使用NAT，否则整个传输的过程中，这两个地址不会改变。

至此，IP包头基本的20字节已介绍完毕，此后部分属于可选项，不是必须的部分。

可选项（Options）：这是一个可变长的字段。该字段属于可选项，主要用于测试，由起源设备根据需要改写。

可选项目包含以下内容：
    松散源路由（Loose source routing）：给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送，但是允许在相继的两个IP地址之间跳过多个路由器。
    严格源路由（Strict source routing）：给出一连串路由器接口的IP地址。IP包必须沿着这些IP地址传送，如果下一跳不在IP地址表中则表示发生错误。
    路由记录（Record route）：当IP包离开每个路由器的时候记录路由器的出站接口的IP地址。
    时间戳（Timestamps）：当IP包离开每个路由器的时候记录时间。

填充（Padding）：因为IP包头长度（Header Length）部分的单位为32bit，所以IP包头的长度必须为32bit的整数倍。因此，在可选项后面，IP协议会填充若干个0，以达到32bit的整数倍。

 

以太网数据包如下表结构所示：    

　　目地地址（6B） 原地址   

　　（6B） 类型   

　　（2B） 数据   

　　（46~1500B） 校验和   

　　（4B）

       

IP数据包结构如下页表：   

　　版本号（4位） 头长度（4位） 服务类型TOS（8位） 总长度（16位）   

　　标示（16位） 标志（3位） 头偏移（13位）   

　　生存时间TTL（8位） 上层协议标示（8位） 头部校验和（16位）   

　　源IP地址（32位）   

　　目的IP地址（32位）   

　　选项   

　　数据       

     

TCP抱文结构如下表：      

　　TCP源端口号（16位） TCP目的端口号（16位）    

　　系列号（32位）    

　　确认号（32位）    

　　首部长度（4位） 保留位（6位） URG ACK PSH RST SYN F      

　　IN 窗口大小（16位）    检验和（16位） 紧急指针（16位）    

　　选项+填充    

　　数据区

 

UDP抱文结构如下表：        

　　UDP源端口号（16位）  UDP目标端口号（16位）        

　　UDP长度（16位） UDP校验和（16位）    

　　数据区

 

802.3以太网帧格式：

　　前导码（7字节）、帧起始定界符（1字节）、目的MAC地址（6字节）、源MAC地址（6字节）、类型/长度（2字节）、数据（46~1500字节）、帧校验序列（4字节）[MAC地址可以用2－6字节来表示，原则上是这样，实际都是6字节

 

 

IP包的接收过程 

http://blog.csdn.net/cxmtk/article/details/6096752

1) IP包由包头和数据区组成, 包头由IP头(iphdr)和IP选项区组成, IP头的开始4位为版本号, 
下4位为包头32比特字数, 因此IP包头最大长度为64字节, 最小长度为IP头长度(20字节), 
数据区起始于32位边界上. 当包头长度大于IP头长度时, 从IP头开始的区域为IP选项区. 

2) IP包接收器(ip_rcv)接收帧类型为ETH_P_IP(0x0800)的包, 它首先检查包的正确性, 
再将输入包过滤器进行过滤, 再将过滤包绑定到输出路由, 分析其选项区,
最后从路由目的入口输出, 
根据不同的路由类型, 输入到IP转发器(ip_forward)或IP本地分发器(ip_local_deliver)以及
IP同播转发器(ip_mc_output)中.

3) 如果系统允许接收带有信源路由选项(IPOPT_LSRR或IPOPT_SSRR)的IP包, 如果是本地包, 
则将包重新绑定到信源路由表第1项地址所指定的路由上, 如果该地址是本地地址, 
则用它替换IP头的目的地址并分析下一信源路由地址.