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TCP、UDP报文格式

来源:图灵教育
时间:2024-05-31 13:25:14
TCP报文格式:

源端口号和目的端口号:

用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上ip首部源端ip地址和目的端ip地址唯一确定一个tcp连接。

序号字段:

序号用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动,则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32 bit的无符号数,序号到达2^32-1后又从0开始。

当建立一个新的连接时,SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号ISN(Initial Sequence Number)。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个ISN加1,因为SYN标志消耗了一个序号。

确认序号:

既然每个传输的字节都被计数,确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此,确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。只有ACK标志为1时确认序号字段才有效。发送ACK无需任何代价,因为32 bit的确认序号字段和ACK标志一样,总是TCP首部的一部分。因此,我们看到一旦一个连接建立起来,这个字段总是被设置,ACK标志也总是被设置为1。TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此,连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。

首都长度:

首部长度给出首部中32 bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4 bit,因此TCP最多有60字节的首部。然而,没有任选字段,正常的长度是20字节。

标志字段:在TCP首部中有6个标志比特。它们中的多个可同时被设置为1.

URG紧急指针(u rgent 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同步序号用来发起一个连接。这个标志和下一个标志将在第18章介绍 FIN发端完成发送任务

窗口大小:

TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数,起始于确认序号字段指明的值,这个值是接收端期望接收的字节。窗口大小是一个16 bit字段,因而窗口大小最大为65535字节。

检验和:

检验和覆盖了整个的TCP报文段:TCP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段,一定是由发端计算和存储,并由收端进行验证。

紧急指针:

只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量,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。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

选项:

最常见的可选字段是最长报文大小,又称为MSS(Maximum Segment Size)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段(为建立连接而设置SYN标志的那个段)中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。

UDP报文格式:

端口号:

用来表示发送和接受进程。由于IP层已经把IP数据报分配给TCP或UDP(根据IP首部中协议字段值),因此TCP端口号由TCP来查看,而UDP端口号由UDP来查看。TCP端口号与UDP端口号是相互独立的。

长度:

UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为8字节(发送一份0字节的UDP数据报是OK)。

检验和:

UDP检验和是一个端到端的检验和。它由发送端计算,然后由接收端验证。其目的是为了发现UDP首部和数据在发送端到接收端之间发生的任何改动。

IP报文格式:普通的IP首部长为20个字节,除非含有可选项字段。

4位版本:

目前协议版本号是4,因此IP有时也称作IPV4.

4位首部长度:

首部长度指的是首部占32bit字的数目,包括任何选项。由于它是一个4比特字段,因此首部长度最长为60个字节。

服务类型(TOS):

服务类型字段包括一个3bit的优先权字段(现在已经被忽略),4bit的TOS子字段和1bit未用位必须置0。4bit的TOS分别代表:最小时延,最大吞吐量,最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中1比特。如果所有4bit均为0,那么就意味着是一般服务。

总长度:

总长度字段是指整个IP数据报的长度,以字节为单位。利用首部长度和总长度字段,就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长16bit,所以IP数据报最长可达65535字节。当数据报被分片时,该字段的值也随着变化。

标识字段:

标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加1。

生存时间:

TTL(time-to-live)生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。TTL的初始值由源主机设置(通常为32或64),一旦经过一个处理它的路由器,它的值就减去1。当该字段的值为0时,数据报就被丢弃,并发送 ICMP报文通知源主机。

首部检验和:

首部检验和字段是根据IP首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。

以太网报文格式:

目的地址和源地址:

是指网卡的硬件地址(也叫MAC地址),长度是48位,是在网卡出厂时固化的。

数据:

以太网帧中的数据长度规定最小46字节,最大1500字节,ARP和RARP数据包的长度不够46字节,要在后面补填充位。最大值1500称为以太网的最大传输单元(MTU),不同的网络类型有不同的MTU,如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上,数据包度大于拨号链路的MTU了,则需要对数据包进行分片fragmentation)。ifconfig命令的输出中也有“MTU:1500”。注意,MTU个概念指数据帧中有效载荷的最大长度,不包括帧首部的长度。

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