西安响应式网站设计,中国建设项目招标网站,北京公司地址推荐,三灶网站建设在使用 TCP 协议的网络程序中#xff0c;用户数据从产生到从网卡发出去一般要经过如下的逐层封装过程#xff1a; 从下往上看#xff1a; 1#xff09;链路层通过加固定长度的首部、尾部来封装 IP 数据报(Datagram) 产生以太网帧(Frame)。 其中首部存在对封装数据的… 在使用 TCP 协议的网络程序中用户数据从产生到从网卡发出去一般要经过如下的逐层封装过程 从下往上看 1链路层通过加固定长度的首部、尾部来封装 IP 数据报(Datagram) 产生以太网帧(Frame)。 其中首部存在对封装数据的标识是 IP(0x0800例如本例) 、ARP(0x0806) 还是 RARP(0x0835)。 2网络层通过加 IP首部来封装 TCP 段(Segment) 产生 IP 数据报。 其中首部存在对封装数据的标识是 ICMP(0x01)、IGMP(0x02)、TCP(0x06例如本例)还是 UDP(0x11)。 3传输层通过加首部来封装应用数据产生 TCP 段。其中TCP首部存在对封装数据的标识端口号来标识是那个应用程序产生的数据。 4按这种处理逻辑在应用层对于我们要处理的应用数据理所当然的加上固定长度的首部首部中同样含有某些标识标识些什么呢按经验一般会标识本次数据的业务意义在程序中一般处理为业务集合(枚举型)的某个元素如果是 TCP应用(本例) 还可能包括应用数据总体长度。 Ethernet、Tcp、Udp 等协议的数据包格式 TCP/IP协议是一个比较复杂的协议集有很多专业书籍介绍。在此我仅介绍其与编程密切相关的部分以太网上 TCP/IP 协议的分层结构及其报文格式。我们知道TCP/IP 协议采用分层结构其分层模型及协议如下表 协议采用分层结构因此数据报文也采用分层封装的方法。下面以应用最广泛的以太网为例说明其数据报文分层封装如下图所示 任何通讯协议都有独特的报文格式TCP/IP 协议也不例外。对于通讯协议编程我们首先要清楚其报文格式。由于TCP/IP 协议采用分层模型各层都有专用的报头以下就简单介绍以太网下 TCP/IP 各层报文格式。 8 字节的前导用于帧同步CRC 域用于帧校验。这些用户不必关心其由网卡芯片自动添加。目的地址和源地址是指网卡的物理地址即 MAC 地址具有唯一性。帧类型或协议类型是指数据包的高级协议如 0x0806 表示 ARP 协议0x0800 表示 IP 协议等。之所以要把数据组合成以帧为单位传送是为了在出错时可只将有错的帧重发而不必将全部数据重新发送从而提高了效率。注数据以帧为单位进行发送若某一帧有差错以后就重传这个出错的帧。一个帧要有帧界限接收端在收到比特流后能够依据帧界限正确知道哪些比特构成一个帧。接收端找到帧定界符并确定帧的准确位置就是完成了帧同步。 硬件类型指明了发送方想知道的硬件接口类型以太网的值为1协议类型指明了发送方提供的高层协议类型IP为080016进制硬件地址长度和协议长度指明了硬件地址和高层协议地址的长度这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用操作类型用来表示这个报文的类型ARP请求为1ARP响应为2RARP请求为3RARP响应为4发送方硬件地址0-3字节源主机硬件地址的前3个字节发送方硬件地址4-5字节源主机硬件地址的后3个字节发送方IP地址0-1字节源主机硬件地址的前2个字节发送方IP地址2-3字节源主机硬件地址的后2个字节目标硬件地址0-1字节目的主机硬件地址的前2个字节目标硬件地址2-5字节目的主机硬件地址的后4个字节目标IP地址0-3字节目的主机的IP地址。 IP 数据报头格式如下图 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0100IPv40110IPv6 IP包头长度Header Length长度4比特。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32bit4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*460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。这八位被分成如下定义其中PPP三位组合使用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DFDont 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MFMore 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。
typedef struct _iphdr //定义IP首部
{
unsigned char h_lenver; //4位首部长度4位IP版本号
unsigned char tos; //8位服务类型TOS
unsigned short total_len; //16位总长度字节
unsigned short ident; //16位标识
unsigned short frag_and_flags; //3位标志位
unsigned char ttl; //8位生存时间 TTL
unsigned char proto; //8位协议 (TCP, UDP 或其他)
unsigned short checksum; //16位IP首部校验和
unsigned int sourceIP; //32位源IP地址
unsigned int destIP; //32位目的IP地址
}IP_HEADER; 我们用单片机实现 TCP/IP 协议要作一些简化不考虑数据分片和优先权。因此在此我们不讨论服务类型和标志偏移域只需填“0” 即可。协议“版本”为 4“头长度”单位为 32Bit“总长度”以字节为单位表示整个 IP 数据报长度。“标识”是数据包的 ID 号用于识别不同的 IP 数据包。“生存时间” TTL 是个数量及的概念防止无用数据包一直存在网络中。一般每经过路由器时减一因此通过 TTL 可以算出数据包到达目的地所经过的路由器个数。“协议”域表示创建该数据包的高级协议类型。如 1 表示 ICMP 协议6 表示 TCP 协议17 表示 UDP 协议等。IP 数据包为简化数据转发时间仅采用头校验的方法数据正确性由高层协议保证。 ICMP网间网控制报文协议协议 应用广泛。在此仅给出最常见的回应请求与应答报文格式 用户命令 ping 便是利用此报文来测试信宿机的可到达性。 报文格式如下图所示 类型 0 为回应应答报文8 为回应请求报文。整个数据包均参与检验。注意 ICMP 封装在 IP 数据包里传送。 TCP 是面向连接的可靠数据传输协议因此比较复杂在此仅作简单介绍。“序号”指数据在发送端数据流中的位置。“确认号”指出本机希望下一个接收的字节的序号。与 IP 校验不同的是 TCPUDP 校验采用伪头标加整个报文一同校验的方法。TCP 协议工作原理另行介绍。
