IP报文格式分析和总结.docx

TCP/IP 报文格式1、IP 报文格式 IP 协议是 TCP/IP 协议族中最为核心的协议。它提供不可靠、无连接的服务， 也即依赖其他层的协议进行差错控制。在局域网环境，IP 协议往往被封装在以太网帧（见本章 1.3 节）中传送。而所有的 TCP、UDP、ICMP、IGMP 数据都被封装在 IP 数据报中传送。如图 2-3 所示： 图 2-3 TCP/IP 报文封装 图 2-4 是 IP 头部（报头）格式：（RFC 791）。 图 2-4 IP 头部格式 其中： ●版本（Version）字段：占4 比特。用来表明IP 协议实现的版本号，当前一般为 IPv4，即 0100。 ●报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占 4 比特。是头部占32 比特的数字，包括可选项。普通IP 数据报（没有任何选项），该字段的值是 5，即 160 比特=20 字节。此字段最大值为 60 字节。 ●服务类型（Type of Service ，TOS）字段：占 8 比特。其中前 3 比特为 优先权子字段（Precedence，现已被忽略）。第 8 比特保留未用。第 4 至第 7 比特分别代表延迟、吞吐量、可靠性和花费。当它们取值为 1 时分别代表要求最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。这 4 比特的服务类型中只能置其中 1 比特为 1。可以全为 0，若全为 0 则表示一般服务。服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。例如：TELNET 协议可能要求有最小的延迟，FTP 协议（数据）可能要求有最大吞吐量，SNMP 协议可能要求有最高可靠性，NNTP（Network News Transfer Protocol，网络新闻传输协议）可能要求最小费用，而ICMP 协议可能无特殊要求（4 比特全为 0）。实际上，大部分主机会忽略这个字段，但一些动态路由协议如 OSPF（Open Shortest Path First Protocol）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System Protocol） 可以根据这些字段的值进行路由决策。 ●总长度字段：占 16 比特。指明整个数据报的长度（以字节为单位）。最大长度为 65535 字节。 ●标志字段：占 16 比特。用来唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发一份报文，它的值会加 1。 ●标志位字段：占 3 比特。标志一份数据报是否要求分段。 ●段偏移字段：占 13 比特。如果一份数据报要求分段的话，此字段指明该段偏移距原始数据报开始的位置。 ●生存期（TTL：Time to Live）字段：占 8 比特。用来设置数据报最多可以经过的路由器数。由发送数据的源主机设置，通常为 32、64、128 等。每经过一个路由器，其值减 1，直到 0 时该数据报被丢弃。 ●协议字段：占 8 比特。指明IP 层所封装的上层协议类型，如ICMP（1）、IGMP（2） 、TCP（6）、UDP（17）等。 ●头部校验和字段：占 16 比特。内容是根据 IP 头部计算得到的校验和码。计算方法是：对头部中每个 16 比特进行二进制反码求和。（和 ICMP、IGMP、TCP、UDP 不同，IP 不对头部后的数据进行校验）。 ●源 IP 地址、目标 IP 地址字段：各占 32 比特。用来标明发送 IP 数据报文的源主机地址和接收 IP 报文的目标主机地址。 可选项字段：占 32 比特。用来定义一些任选项：如记录路径、时间戳等。这些选项很少被使用，同时并不是所有主机和路由器都支持这些选项。可选项字段的长度必须是 32 比特的整数倍，如果不足，必须填充 0 以达到此长度要求。 2、TCP 数据段格式 TCP 是一种可靠的、面向连接的字节流服务。源主机在传送数据前需要先和 目标主机建立连接。然后，在此连接上，被编号的数据段按序收发。同时，要求对每个数据段进行确认，保证了可靠性。如果在指定的时间内没有收到目标主机对所发数据段的确认，源主机将再次发送该数据段。 如图 2-5 所示，是 TCP 头部结构（RFC 793、1323）。 图 2-5 TCP 头部结构 ●源、目标端口号字段：占 16 比特。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