TCPIP数据报格式
IP数据报格式
IP数据报格式TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP 数据报(IP Datagram)。
这是一个与硬件无关的虚拟包, 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。
首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址1、IP数据报首部的固定部分中的各字段(1)版本占4位，指IP协议的版本。
通信双方使用的IP 协议版本必须一致。
目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。
(2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。
请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。
当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。
因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP 协议时较为方便。
首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能不够用。
但这样做是希望用户尽量减少开销。
最常用的首部长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。
（＃我们一般看到的版本和首部长度两个字段是十六进制45，就是版本号version=4,headlength=5,也就是首部长度是60个字节）(3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。
这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。
1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(Differentiated Services)。
只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。
(4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。
总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。
＃可以看这个以太网frame总长为336字节，而IP数据包Total length＝322，336－322＝14正好是Ethernet包头的长度，所以就可以看出这IP数据包总长度一值就是除去Ethernet头的剩余长度，也就是IP包头加数据的长度。
常见网络协议报文格式汇总
常见网络协议报文格式汇总网络协议是计算机网络通信中，用于规定通信双方传输数据的格式和规则的标准化。
协议中的报文是通信双方之间进行数据交换的载体。
下面我将简单介绍一些常见的网络协议报文格式。
1. HTTP（Hypertext Transfer Protocol）报文格式：-请求报文格式：```<Method> <Request-URI> <HTTP-Version><Headers><Entity-Body>```-响应报文格式：```<HTTP-Version> <Status-Code> <Reason-Phrase><Headers><Entity-Body>```2. TCP（Transmission Control Protocol）报文格式：-TCP报文格式如下：```Source Port Destination PortSequence Number Acknowledgment NumberData Offset Reserved Control BitsWindow Checksum Urgent PointerOptions (if any)Data```3. UDP（User Datagram Protocol）报文格式：-UDP报文格式如下：```Source Port Destination PortLength ChecksumData```4. IP（Internet Protocol）报文格式：-IPv4报文格式如下：```Version IHL Type of Service Total LengthIdentification Flags Fragment Offset Time to Live Protocol Header Checksum Source IP AddressDestination IP AddressOptions (if any)Padding (if necessary)Data```-IPv6报文格式如下：```Version Traffic Class Flow Label Payload Length Next HeaderHop LimitSource IPv6 AddressDestination IPv6 AddressOptions (if any)Padding (if necessary)Data```5. ICMP（Internet Control Message Protocol）报文格式：-ICMP报文格式如下：```Type Code ChecksumIdentifier Sequence NumberData (Optional)```6. Ethernet报文格式：- Ethernet报文格式如下：```Destination MAC AddressSource MAC AddressEthernet TypePayload```7. DNS（Domain Name System）报文格式：-DNS报文格式如下：```DNS Message HeaderDNS Message Question SectionDNS Message Answer SectionDNS Message Authority SectionDNS Message Additional Section```8. FTP（File Transfer Protocol）报文格式：-FTP报文格式如下：```Arguments```9. SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）报文格式：-SMTP报文格式如下：```Arguments```这些是常见的网络协议的报文格式，它们用于在计算机网络中进行数据传输和通信。
数据包报文格式(IP包TCP报头UDP报头)
数据包报文格式（IP包TCP报头UDP报头）一、IP包格式IP数据包是一种可变长分组，它由首部和数据负载两部分组成。
首部长度一般为20-60字节（Byte），其中后40字节是可选的，长度不固定，前20字节格式为固定。
数据负载部分的长度一般可变，整个IP数据包的最大长度为65535B。
1、版本号（Version）长度为4位（bit），IP v4的值为0100，IP v6的值为0110。
2、首部长度指的是IP包头长度，用4位（bit）表示，十进制值就是[0,15]，一个IP包前20个字节是必有的，后40个字节根据情况可能有可能没有。
如果IP包头是20个字节，则该位应是20/4=53、服务类型（Type of Service TOS）长度为8位（bit），其组成：前3位为优先级（Precedence），后4位标志位，最后1位保留未用。
优先级主要用于QoS，表示从0（普通级别）到7（网络控制分组）的优先级。
标志位可分别表示D（Delay更低的时延）、T（Throughput 更高的吞吐量）、R（Reliability更高的可靠性）、C（Cost 更低费用的路由）。
TOS只表示用户的请求，不具有强制性，实际应用中很少用，路由器通常忽略TOS字段。
4、总长度（Total Length）指IP包总长度，用16位（bit）表示，即IP包最大长度可以达216=65535字节。
在以太网中允许的最大包长为1500B，当超过网络允许的最大长度时需将过长的数据包分片。
5、标识符（Identifier）长度为16位，用于数据包在分段重组时标识其序列号。
将数据分段后，打包成IP 包，IP包因走的路由上不同，会产生不同的到达目地的时间，到达目地的后再根据标识符进行重新组装还原。
该字段要与标志、段偏移一起使用的才能达到分段组装的目标。
6、标志（Flags）长度为3位，三位从左到右分别是MF、DF、未用。
MF=1表示后面还有分段的数据包，MF=0表示没有更多分片（即最后一个分片）。
ＩＰ数据包格式
ＩＰ数据包格式ＩＰ数据包格式TCP/IP协议定义了一个在因特网上传输的包，称为IP数据报(IP Datagram)。
这是一个与硬件无关的虚拟包, 由首部和数据两部分组成，其格式如图所示。
首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP 数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
首部中的源地址和目的地址都是IP协议地址1、IP数据报首部的固定部分中的各字段(1)版本占4位，指IP协议的版本。
通信双方使用的IP协议版本必须一致。
目前广泛使用的IP协议版本号为4（即IPv4）。
(2)首部长度占4位，可表示的最大十进制数值是15。
请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。
当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。
因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP协议时较为方便。
首部长度限制为60 字节的缺点是有时可能不够用。
但这样做是希望用户尽量减少开销。
最常用的首部长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。
（＃我们一般看到的版本和首部长度两个字段是十六进制45，就是版本号version=4,headlength=5,也就是首部长度是60个字节）(3)区分服务占8位，用来获得更好的服务。
这个字段在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直没有被使用过。
1998年IETF把这个字段改名为区分服务DS(Differentiated Services)。
只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。
(4)总长度总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。
总长度字段为16位，因此数据报的最大长度为216-1=65535字节。
＃可以看这个以太网frame总长为336字节，而IP数据包Total length＝322，336－322＝14正好是Ethernet包头的长度，所以就可以看出这IP数据包总长度一值就是除去Ethernet头的剩余长度，也就是IP包头加数据的长度。
帧格式及IP,TCP,UDP,ICMP报文格式
以太网数据格式与各种报文格式一、数据封装当我们应用程序用TCP传输数据的时候，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层，知道最后到物理层数据转换成比特流，送入网络。
而再这个过程中，每一层都会对要发送的数据加一些首部信息。
整个过程如下图。
如图可以看出，每一层数据是由上一层数据+本层首部信息组成的，其中每一层的数据，称为本层的协议数据单元，即PDU.应用层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为Segment(数据段)，图示为TCP段传输层的数据（TCP段）传给网络层,网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet(数据包); 图示为IP数据包网络层数据报（IP数据包）被传递到数据链路层,封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame(数据帧)，图示为以太网帧。
最后,帧被转换为比特,通过网络介质传输。
这种协议栈逐层向下传递数据,并添加报头和报尾的过程称为封装。
二、数据格式需要注意的是，这里所说的以太网帧，与我们常说的以太网是不一样的。
下面我们就来介绍每一层数据的首部信息内容。
首先我们知道世界上有个协会叫作IEEE，即电子工程师协会，里面有个分会，叫作IEEE802委员会，是专门来制定局域网各种标准的。
而802下面还有个分部，叫作802.3.就是我们经常提到的IEEE802.3，这个部门制定的规范叫以太网规范，这个以太网规范中就定义了上面提到的“以太网首部”，这个以太网规范，实际只定义了数据链路层中的MAC层和物理层规范。
（注意数据链路层包括MAC子层和LLC子以太网帧格式：以太网常用帧格式有两种，一种是Ethernet II，另一种是IEEE 802.3 格式。
这两种格式区别是：Ethernet II中包含一个Type字段,。
其中Type字段描述了，以太网首部后面所跟数据包的类型，例如Type为0x8000时为IP协议包，Type为8060时，后面为ARP协议包。
以太网中多数数据帧使用的是Ethernet II帧格式。
III. Linux系统编程_ 36 TCP／IP协议基础_4 IP数据报格式
第 36 章 TCP/IP协议基础
4. IP数据报格式
IP数据报的格式如下（这里只讨论IPv4）（该图出自[TCPIP]）：
图 36.8. IP数据报格式
IP数据报的首部长度和数据长度都是可变长的，但总是4字节的整数倍。
对于IPv4，4位版本字段是4。
4位首部长度的数值是以4字节为单位的，最小值为5，也就是说首部长度最小是4x5=20字节，也就是不带任何选项的IP首部，4位能表示的最大值是15，也就是说首部长度最大是60字节。
8位TOS字段有3个位用来指定IP数据报的优先级（目前已经废弃不用），还有4个位表示可选的服务类型（最小延迟、最大呑吐量、最大可靠性、最小成本），还有一个位总是0。
总长度是整个数据报（包括IP首部和IP层payload）的字节数。
每传一个IP数据报，16位的标识加1，可用于分片和重新组装数据报。
3位标志和13位片偏移用于分片。
TTL（Time to live)是这样用的：源主机为数据包设定一个生存时间，比如64，每过一个路由器就把该值减1，如果减到0就表示路由已经太长了仍然找不到目的主机的网络，就丢弃该包，因此这个生存时间的单位不是秒，而是跳（hop）。
协议字段指示上层协议是TCP、UDP、ICMP还是IGMP。
然后是校验和，只校验IP首部，数据的校验由更高层协议负责。
IPv4的IP地址长度为32位。
选项字段的解释从略。
想一想，前面讲了以太网帧中的最小数据长度为46字节，不足46字节的要用填充字节补上，那么如何界定这46字节里前多少个字节是IP、ARP或RARP 数据报而后面是填充字节？。
tcp、udp、ip、icmp报文格式分析
tcp、udp、ip、icmp报⽂格式分析TCP 、UDP 、IP、 ICMP协议报⽂格式分析Tcp报⽂格式：Wireshark抓包如图：源端⼝/⽬的端⼝(16bit)：在TCP报⽂中包涵了源端⼝/⽬的端⼝，源端⼝标识了发送进程，⽬的端⼝标识了接收⽅进程。
由上图可以看出在此报⽂中我们的源端⼝号是54160, ⽬的端⼝是cichlid（1377）。
序列号（32bit）：Sequence Number这个是发送序列号，⽤来标识从源端向⽬的端发送的数据字节流，它表⽰在这个报⽂端中的第⼀个数据字节的顺序号，序列号是32位的⽆符号类型，序列号表达达到2^32 - 1后⼜从0开始，当建⽴⼀个新的连接时，SYN标志为1，系列号将由主机随机选择⼀个顺序号ISN(Initial Sequence Number)。
此报⽂中的序列号是0x37e3d3a9如下图：确认号(32bit)：Acknowledgment Number它包涵了发送确认⼀端所期望收到的下⼀个顺序号。
因此确认序列号应当是上次成功接收到数据的顺序号加1。
只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。
TCP为应⽤层提供全双⼯服务，这意味着数据能在两个⽅向上独⽴的进⾏传输，因此连接的两断必须要保证每个⽅向上的传输数据顺序。
由图可以看出此报⽂的确认号为0xaa09ab7b。
偏移（4bit）：这⾥的偏移实际指的是TCP⾸部的长度，它⽤来表明TCP⾸部中32bit字的数⽬，通过它可以知道⼀个TCP包它的⽤户数据从哪⾥开始，这个字段占4bit，若此字段的值为1000，则说明TCP⾸部的长度是8 * 4 = 32字节，所以TCP⾸部的最⼤长度是该字段的值为1111 = 15， 15 * 4 =60字节。
此报⽂我们的偏移量在0x50中，⼜因它占4bit,0x50等于⼆进制的0101 0000 所以我们的偏移量是 0101=5，所以我们的TCP报⽂⾸部长度为5* 4 = 20字节。
TCP协议及TCP数据报格式
TCP协议及TCP数据报格式TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输控制协议，用于在计算机网络中传输数据。
它提供了一种全双工通信方式，确保数据的可靠传输，在传输过程中处理丢包、乱序、重复等问题，并且具有流量控制和拥塞控制的功能。
1.面向连接：在数据交换之前，发送端和接收端需要建立连接，通过三次握手协商通信参数。
2.可靠传输：通过序号、确认和超时重传机制，确保数据的可靠传输，避免数据丢失、乱序、重复等问题。
3.拥塞控制：根据网络情况调整发送速率，避免网络拥塞。
4.全双工通信：发送端和接收端可以同时发送和接收数据。
5.基于字节流：TCP将数据分割为字节流进行传输，不保留数据的边界。
TCP数据报格式包含以下字段：1.源端口号（16位）：指定发送端口。
2.目标端口号（16位）：指定接收端口。
3.序号（32位）：发送方发送的数据段的第一个字节的序号。
4.确认序号（32位）：接收方期望收到的下一个字节的序号。
5.TCP数据偏移（4位）：指示TCP段中数据部分开始位置距离TCP段的开始位置的偏移量。
6.保留字段（6位）：用于将来使用，目前保留为0。
7.控制位（6位）：包括URG、ACK、PSH、RST、SYN和FIN等标志位，用于控制TCP连接的建立、维护和关闭。
8.窗口大小（16位）：接收方期望从发送方接收的数据的字节数。
9.校验和（16位）：用于检测TCP段是否有错误。
10.紧急数据指针（16位）：指示紧急数据的位置。
11.选项（变长）：包括最大段长度、时间戳、选择确认和窗口扩大因子等选项。
TCP使用字节流传输数据，将数据分割为TCP段进行传输，其中每个TCP段由TCP首部和数据部分组成。
TCP首部的长度是20字节，可以通过选项字段扩展。
综上所述，TCP协议是一种面向连接的、可靠的传输控制协议，它通过序号、确认和超时重传机制确保数据的可靠传输，并具备流量控制和拥塞控制的功能。
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IP数据报格式
图1.IP数据报格式
版本字段长度为4，用来表明建立数据报的IP版本，目前的IP版本是IPv4,IPv6正在发展中。
IPv4的字段为0100 。
首部长度（报头长度）指的是首部占32 bit字的数目，包括任何选项。
由于它是一个4比特字段，因此首部最长为60个字节。
15x32/8=60字节.IP首部始终是32 bit的整数倍.IP数据报报头的最小长度为20个字（不含填充字段和IP选项字段的IP报头是最常见的IP报头，为20个字节）
服务类型TOS（Type Of Service）总长度字段是指整个I P数据报的长度，以字节为单位.由于该字段长16比特，所以I P数据报最长可达6 5 5 3 5字节(64KB).总长度字段是I P首部中必要的内容。
数据长度＝总长－报头长度。
标识符长16比特。
标志位长度为3比特，用于分段控制：第0位为预留位，第1位表示可否分段。
当该位的值为0时，表示数据报不可分段，值为1时，表示数据报可被分段。
第2位为段是否结束位，当该位的值为0时，表示该段是原数据报的最后一段，值为1时，表示后面不有更多的分段。
当网络设备要发送的数据报长度比所在网络的最大传输单元（MTU，Max Transfer United）大，并且标志位的第1位设置为不能分段（0）时，网络设备会向发送方返回一个因特网控制消息协议ICMP错误消息，并丢弃该数据报。
除了最后一个分段外，其余分段的第2位均设置为1。
段偏移13比特长度，用于指定分段在原始数据报中的位置,以8个字节为单位.
生存时间TTL长度为8比特，用于指定数据报允许保留在网络上的时间。
协议字段长度为8比特，用于指定数据报数据区中携带的消息是由哪种高级协议建立的。
ICMP为1,TCP为6，UDP为17。
协议号分配RFC790.
报头校验和16比特，仅用于IP报头校验和。
源IP地址及目的IP地址。
选项，填充字段用于确保将选项字段填充为最少32个比特位，以保证IP报头以32位结束。
分段：分段是将一个大的IP数据报分解成几个较小的数据报段的过程。
当IP模块需要通过一个具有较小MTU的网络传送较大的数据包时，就必须将其分段。
//定义ip报头数据结构
typedef struct_iphdr
{
byte ver_len; //版本4位,头长度4位,报头长度以32位为一个单位
byte type; //类型8位
byte length[2]; //总长度,16位,指出报文的以字节为单位的总长度
//报文长度不能超过65536个字节，否则认为报文遭到破坏
byte id[2]; //报文标示,用于多于一个报文16位
byte flag_offset[2];//标志,3位数据块偏移13位
byte time; //生存时间,8位
byte protocol; //协议,8位
byte crc_val[2]; //头校验和，16位
byte src_addr[4]; //源地址,32位
byte tar_addr[4]; //目标地址,32位
byte options[4]; //选项和填充,32位
}IP_HEADER;
TCP报文格式
传输控制协议（TCP）向上与用户应用程序进程接口，向下与网络层协议IP接口。
用户应用程序采用首先调用TCP（或UDP），然后将应用程序数据递交给TCP这一方式，在IP网络上传送数据。
TCP将这些数据打包分段并调用IP模块向目的主机传送每个数据段。
接收方的TCP将段中的数据放入接收缓冲器，然后将段重装为应用程序数据，再将这些数据发送到目的的应用程序进程。
尽管TCP和UDP都使用相同的网络层（IP），TCP却向应用层提供与UDP完全不同的服务。
TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。
图2.TCP数据报格式
源端口号（16位），标识主机上发起传送的应用程序；目的端口（16位）标识主机上传送要到达的应用程序。
源端和目的端的端口号，用于寻找发端和收端应用进程。
这两个值加上I P 首部中的源端I P地址和目的端I P地址唯一确定一个T C P连接。
一个I P地址和一个端口号有时也称为一个插口（socket），插口对（socket pair）(包含客户I P地址、客户端口号、服务器 I P地址和服务器端口号的四元组 )可唯一确定互联网络中每个T C P连接的双方。
IP+TCP 端口唯一确定一个TCP连接。
TCP协议通过使用"端口"来标识源端和目标端的应用进程。
端口号可以使用0到65535之间的任何数字。
在收到服务请求时，操作系统动态地为客户端的应用程序分配端口号。
在服务器端，每种服务在"众所周知的端口"（Well-Know Port）为用户提供服务。
●顺序号字段：占32比特。
用来标识从TCP源端向TCP目标端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。
●确认号字段：占32比特。
只有ACK标志为1时，确认号字段才有效。
它包含目标端所期望收到源端的下一个数据字节。
●头部长度字段：占4比特。
给出头部占32比特的数目。
没有任何选项字段的TCP头部长度为20字节；最多可以有60字节的TCP头部。
预留：由跟在数据偏移字段后的6位构成，预留位通常为0.
●标志位字段（U、A、P、R、S、F）：占6比特。
各比特的含义如下：
◆URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
◆ACK：确认序号有效。
◆PSH：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
◆RST：重建连接。
◆SYN：发起一个连接。
◆FIN：释放一个连接。
●窗口大小字段：占16比特。
此字段用来进行流量控制。
单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。
●TCP校验和字段：占16比特。
对整个TCP报文段，即TCP头部和TCP数据进行校验和计算，并由目标端进行验证。
●紧急指针字段：占16比特。
它是一个偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。
●选项字段：占32比特。
可能包括"窗口扩大因子"、"时间戳"等选项。
//定义TCP报头
typedef struct_tcphdr
{
byte source_port[2]; //发送端端口号,16位
byte dest_port[2]; //接收端端口号,16位
byte sequence_no[4]; //32位，标示消息端的数据位于全体数据块的某一字节的数字
byte ack_no[4]; //32位，确认号,标示接收端对于发送端接收到数据块数值
byte offset_reser_con[2];//数据偏移4位，预留6位，控制位6为
byte window[2]; //窗口16位
byte checksum[2]; //校验码,16位
byte urgen_pointer[2]; //16位，紧急数据指针
byte options[3]; //选祥和填充,32位
}TCP_HEADER;。